Ikvienam lauksaimniekam ir liela ietekme uz augsni. Tāpēc vienmēr jārīkojas tā, lai augsne būtu ieguvēja.
Esam apkopojuši faktus par to, kā lauksaimnieki ar relatīvi mazām pūlēm var nodrošināt, lai augsne tiktu apstrādāta pašā piemērotākajā veidā.
Augam pieejamā ūdens daudzumu augsnē nosaka augsnes poru diametrs. Ir svarīgi nenoblietēt augsni, jo tad poras tiek saspiestas un samazinās piekļuve ūdenim. Smilšmālā ir aptuveni 20 mm augiem pieejama ūdens uz 10 cm augsnes, bet daudzums, ko var izmantot augi, ir atkarīgs no sakņu dziļuma un sakņu sasaistes.
Agri pavasarī, pēc sniega kušanas vai spēcīga lietus, augsne var sasniegt maksimālo ūdens noturēšanas spēju, un tad visas poras ir pildītas ar ūdeni. Augsnei izžūstot un ūdenim aizplūstot, dabiski vai ar pazemes drenāžas palīdzību augsne sasniedz savu lauka mitrumietilpību.
Šajā lauka mitrumietilpības stadijā nedaudz lielākās poras iztukšojas no ūdens un to aizstāj gaiss, bet mazākās poras paliek pildītas ar ūdeni. Jo augstāk augsnes profilā atrodas poras, jo ticamāk, ka tās būs pildītas ar gaisu. Augsnē, kurā 50 % ir cietās daļiņas un 50 % poras, aptuveni 10-20% augsnes apjoma ir pildītas ar gaisu un 30-40% ar ūdeni.
Augam pieejamais ūdens, kas atrodas porās augsnē, ir starpība starp lauka mitrumietilpību un vīšanas punktu.
Ar ūdeni pildītu poru diametrs (skatīt tabulu) nosaka, cik viegli vai grūti auga saknēm ir iegūt ūdeni no augsnes. Poras augsnē ietekmē veidojas tās tekstūras un struktūras ietekmē.
| Ūdens ieguves spēks (‘sakņu sūkšana’) ūdens kolonnas metros (mwc) |
Ekvivalents poru diametrs |
|
|
Viegli pieejams |
1-6 | 0.03–0.005 |
| Pieejams | 6-50 | 0.005–0.0006 |
| Nedaudz pieejams | 50-150 |
0.0006–0.0002 |
| Nav pieejams | >150 |
< 0.0002 |
Avots: Kerstin Berglund, SLU
1) Sakņu spurgaliņas
2) Augsne
3) Ūdens
Poru diametrs ir tas, kas nosaka, cik cieši ūdens ir saistīts porās. Jo mazāks diametrs, jo vairāk ūdens ir piesaistīts un grūtāk saknei to dabūt. Visbeidzot saknes spurgaliņas sasniedz limitu un vairs nespēj iegūt ūdeni no šaurajām porām.
Ūdens lielākajās porās ir viegli pieejams, bet, samazinoties poru diametram, augam jāpatērē aizvien vairāk enerģijas, lai iegūtu ūdeni; skatīt attēlu "Sakņu spurgaliņas porā". Robeža jeb limits ir pie vīšanas punkta, kad ar saknes sūkšanu vairs nepietiek, lai iegūtu ūdeni no augsnes porām un augs vīst. Tomēr praksē novērots, ka augi nespēj izmantot visu ūdeni līdz vīšanas punktam, un padodas jau labu brīdi pirms tam.
Ūdens daudzumu, ko spēj uzņemt augs, nosaka šādu faktoru kopums:
| Augsnes tips |
Augam pieejamais ūdens (mm) uz 10 cm augsnes slāni |
| Smilts | aptuveni 10 |
| Nogulumi | aptuveni 20–25 |
| Smilšmāls | aptuveni 20 |
| Brūnais māls | aptuveni 10–15 |
Avots: Kerstin Berglund, SLU
Šie trīs faktori kopā nosaka bioloģiskā vīšanas punkta tipu. Šajā kontekstā lauksaimniekam ir svarīgi zināt, ka augsnes pievelšana var pasliktināt ūdens piegādi augam. Ja ritenis saspiež lielās augsnes poras, tas traucē drenāžu un pazemina augsnes spēju apgādāt augus ar augiem pieejamo ūdeni.
Daļiņu izmērs sēklas gultnē kontrolē ūdens daudzumu, kas var iztvaikot. Ja daļiņu izmērs ir aptuveni 2 mm, ūdens iztvaikošana ir minimāla. Salmi augsnes virskārtā arī samazina ūdens zudumu, jo atstaro saules radiāciju un novērš augsnes virskārtas sasilšanu.
Ja pēc sējas nelīst, ūdens, kas atrodas sēklas gultnē un zem tās, ir ļoti būtisks, lai augs varētu sākt dīgt. Ir svarīgi saglabāt šo ūdeni, lai sēkla varētu dīgt.
Kad uzlec saule un sāk apspīdēt apsēto lauku, enerģija no tās stariem uzsilda ūdeni sēklas gultnē un zem tās. Dažas ūdens molekulas iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai pārvērstos gāzveida formā un cenšas izkļūt no sēklas gultnes un gaisā kā ūdens tvaiks.
Šo iztvaikošanu bieži var redzēt ar neapbruņotu aci, kad saules stari uzsilda mitru augsni, kā parādīts attēlā.
Principā tā ir tā pati parādība, kā tad, kad ūdens vārās katlā un zaudē ūdeni tvaika veidā.
Ūdens iztvaikošanu no augsnes virsmas pēc sējas galvenokārt kontrolē augsnes daļiņu izmērs sēklas gultnē.
Attēlā parādīta saistība starp ūdens iztvaikošanu un augsnes daļiņu diametru. Pirmā lielākā iztvaikošana novērojama pie daļiņu izmēra 0,005-0,02 mm. Tas aptuveni atbilst nogulumu daļiņu izmēram un atspoguļo kapilāro ūdens virzību uz augsnes virsmu no sēklas gultnes. Šādās nogulu augsnēs ir svarīgi pārtraukt kapilāro ūdens pārvietošanos, lai nezaudētu mitrumu.
Otrā lielākā iztvaikošana tiek sasniegta, kad daļiņu izmērs pārsniedz 50 mm, un šāds izmērs bieži ir daļiņām ļoti mālainās augsnēs. Ja sēklas gultnē ir tādas rupjas augsnes daļiņas, gaisa plūsma kļūst turbulenta un sēklas gultne izžūst. Tās ir divas galējības, savukārt minimāla ūdens iztvaikošana vērojama, ja daļiņu izmērs ir ap 2 mm. Šīs daļiņas nav pietiekami mazas, lai nodrošinātu kapilāro ūdens novadīšanu, bet nav arī pietiekami lielas, lai radīt turbulentas gaisa plūsmas. Ja sēklas gultnē ir šī izmēra daļiņas, tai ir it kā uzlikts vāks, un ūdens iztvaikošana ir minimāla.
To var demonstrēt, izmantojot tikai daļiņu izmērus, skatīt attēlu. Citiem vārdiem sakot, augsnes daļiņu izmērs regulē ūdens iztvaikošanu no vaļējas augsnes.
Ziemas kvieši, 3 nedēļas pēc sējas
A: Augsnes daļiņas < 2 mm dod 95% dīgšanas
B: Augsnes daļiņas 2-5 mm dod 60% dīgšanas
C: Augsnes daļiņas > 5 mm dod 35% dīgšanas
Arī augu atliekas, piemēram, salmi, ietekmē ūdens daudzumu, kas iztvaiko no augsnes. Salmi uz augsnes virskārtas ietekmē ūdens zudumu vismaz divējādi:
Šie abi faktori nozīmē, ka augsnes virskārta tik ļoti neuzsilst pavasarī un tiek ierobežota ūdens iztvaikošana.
Samazinātās apstrādes izmantošana var dot labumu no šī efekta. Labāka ūdens saglabāšana apvienojumā ar labāku aizsardzību pret eroziju nozīmē, ka samazinātā apstrāde ir galvenais augsnes apstrādes veids sausās vietās, piemēram, ASV un Kanādas prērijās.
Slieku darbība nodrošina augsnei aerāciju un drenāžu. Turklāt no augu atliekām tiek atbrīvotas augu barības vielas, kas izgājušas cauri slieku gremošanas sistēmai. Slieku populāciju var vairot, tīrumā nogādājot lielu daudzumu organisko vielu, un izmantojot mazāk traucējošu augsnes apstrādes metodi.
Normālā parastā aramzemē var būt no 100 000 līdz 1 miljonam slieku, kuru kopējais svars svārstās no 100 līdz 1000 kg uz vienu hektāru. Slieku klātbūtnei augsnē ir ļoti svarīga loma.
Ar savu darbību tās uzlabo augsnes drenāžu un aerāciju, atverot kanālus ūdenim un gaisam līdz pat pamatzemei.
Papildus drenāžai un aerācijai sliekas ietekmē arī citas augsnes fizikālās īpašības. Kad sliekas lodā pa augsni, palielinās poru skaits un samazinās augsnes sausās masas blīvums . Slieku darbības rezultātā ievērojami palielinās lielizmēra poru (diametrā > 0,5 mm) skaits un paplašinās kanālu tīkls augsnē. Šī tīklojuma garums var sasniegt 4000-5000 km uz hektāru un tuneļi var iestiepties 2-3 m dziļumā. Tuneļi tiek izmantoti kā sakņu ‘lielceļi' augsnē. Dažu gadu laikā sliekas pārvieto desmitiem tonnu augsnes uz hektāru virzienā uz augsnes virskārtu kā slieku vielmaiņas atkritumus.
Šis saturs izvietots trešās puses vietnē (www.youtube.com). Pašreizējie sīkdatņu iestatījumi ir atspējojuši šo video. Jūs varat pielāgot sīkdatnes, lai noskatītos video.
Uzlabojas arī augsnes bioloģija, jo slieku darbība stimulē mikroorganismus un augsnes profilā tiek aktīvi izdalītas sēnītes un baktērijas. Tas ietekmē augsnes ķīmiju, jo uzlabojas praktiski visu barības vielu pieejamība, organiskai vielai izejot cauri slieku gremošanas sistēmai. Piemēram, nitrātu koncentrācija slieku vielmaiņas atkritumos ir 8 reizes lielāka nekā apkārt esošajā augsnē. Slieku vielmaiņas atkritumi ir kā līme augsnes daļiņām, un tas uzlabo daļiņu kopuma stabilitāti un augsnes struktūru.
Sliekas ir jutīgas pret daudzām modernās lauksaimniecības izpausmēm, piemēram, pesticīdiem un augsnes pievelšanu. Augsnes apstrāde ir jutīgs jautājums, jo, to veicot, tiek traucētas sliekas un izjaukta to tuneļu sistēma. Tas jo īpaši aktuāli ir septembrī un oktobrī, kad notiek slieku vairošanās. Augsnes sagatavošanu var iedalīt pēc tā, kādi bojājumi tiek nodarīti sliekām: Tiešā sēja < kultivēšana ar zariem < kultivēšana rugainē < aršana < frēzēšana.
Aršanas ietekme uz slieku populāciju vienmēr ir bijis diskutējams jautājums. Kādā pētījumā ir secināts, ka, veicot aršanu, augsnes virskārtā tiek izmesti 10 % no kopējās slieku masas. Kad sliekas nonākušas uz augsnes virskārtas, putni apēd vienu trešdaļu, bet divas trešdaļas pagūst ielīst atpakaļ augsnē.
Lai veicinātu slieku populāciju, ir svarīgi tās regulāri barot. Vislabākais veids to darīt, ir augsekā iekļaut zālāja-āboliņa sējumus. Jebkurš pasākums, kas palielina organisko vielu daudzumu augsnē, ir pozitīvs faktors slieku populācijai. Lieliska slieku barība ir zaļmēslojums un starpkultūras.
Tikai dažu gadu laikā, atstājot papuvi, kurā ir āboliņš un zālājs, ziemas kviešu vietā, slieku skaitu iespējams palielināt par 100 %. Sliekas ir labs augsnes auglīguma rādītājs. Ja slieku daudz, arī raža būs lieliska.
Saknes zem augsnes dzīvo noslēpumainu dzīvi. Zem viena hektāra ziemas kviešu var būt līdz pat 300 000 km sakņu, kas apgādā augus ar ūdeni un barības vielām. Labi attīstīta sakņu sistēma ir labas augsnes struktūras rezultāts, kas ir būtiski augstas ražas iegūšanai.
Saknes noenkuro augu augsnē un apgādā ar ūdeni un barības vielām. Auga sakņu sistēma parasti ir ģenētiski noteikta attiecībā uz tās formu un izskatu tieši tāpat kā lapas un stublāji virs zemes. Tomēr vide augsnē (smilts, māls, utt.) ierobežo sakņu izplešanos. Labi drenētā māla augsnē ar labu augsnes struktūru dažu augu saknes var stiepties pat 2-3 m dziļumā.
Divdīgļlapjiem, piemēram, eļļas augiem, ir sakņu sistēma, ko veido galvenā sakne un sānu saknes.
Viendīgļlapjiem, piemēram, labībai, ir 3-5 primārās saknes, kas nāk no dīgstošās sēklas un sānsaknes, kuras veidojas no kāta bazālās daļas. Aptuveni 20-30 cm aiz nesazaroto sakņu priekšpuses, augs veido zonu ar ļoti sazarotām saknēm.
Ātrākās augšanas periodā saknes virzās cauri augsnes profilam ar ātrumu aptuveni 0,5-3,0 cm/dienā. Tomēr sakņu augšana ir atkarīga no plaisām un caurumiem augsnē, jo to spēja radīt kanālus ir diezgan ierobežota. Mitrā augsnē saknes gals var pavirzīt augsnes daļiņas, bet sausā augsnē saknes ir spiestas izmantot poras ar diametru, kas ir lielāks nekā sakņu diametrs. Augsnes mehāniskā pretestība atspoguļojas kā biezāks saknes gals un sazarošanās. Saknes un sliekas palīdz vienas otrai - saknes izmanto slieku tuneļus, bet sliekas izmanto vecos sakņu tuneļus, virzoties pa augsnes profilu.
Saknes ļoti labi uzņem barības vielas un ūdeni no augsnes. Pašā saknes galā ir saknes uzmava, un aiz tās augšanas zona, kas pasargā saknes galā esošās šūnas un veicina saknes pārvietošanos augsnē. Tālāk ir zona ar spurgaliņām, kuru diametrs ir aptuveni 0,01 mm un garums 1-10 mm. Spurgaliņas palielina uzsūkšanas laukumu, jo tieši saskaras ar zemi un uzsūc ūdeni un tajā izšķīdušās minerālvielas Piemēram, kvieša saknei ar 0,5 mm diametru ir aptuveni 5 cm2 uzsūkšanas virsma. Saknes spurgaliņas izdala gļotainu vielu, kas palīdz saknei uzlabot saskari ar augsni.
Sakņu sistēmas efektivitāte, uzņemot ūdeni un barības vielas, ir funkcija, kas parāda, cik labi saknes spēj iespiesties augsnē; to bieži mēra kā saknes garumu uz augsnes cm3. Labībai parasti ir 10 cm saknes/cm3 augsnes virsslānī, un šis cipars samazinās līdz 0,1cm sakņu/cm3 augsnē 1 m dziļumā, t. i., pamatzemē. Tas nozīmē, ka vienā litrā augsnes virskārtas ir 100 m sakņu, bet vienā litrā pamatzemes ir tikai aptuveni 1 m sakņu 1 m dziļumā. Sakņu garums uz augu ir iespaidīgs.
Vienā kvadrātmetrā cukurbiešu ir aptuveni 10 km sakņu. Ziemas kviešiem ir vēl lielāka sakņu biezība, ar 30 km saknēm uz kvadrātmetru. Tas nozīmē, ka vienu hektāru ziemas kviešu baro 300 000 km sakņu zem augsnes virskārtas.
Kombainam salmi ir jāsasmalcina, lai augsnes mikroorganismi varētu labāk tos apstrādāt, un tad ātri jāiejauc augsnē, lai tie sāktu sadalīties. Pareizi iestrādāti salmi ir ieguvums augsnei. Salmi uzlabo augsnes struktūru un padara augsni poraināku.
Tiklīdz salmi tiek iejaukti augsnē, tiem nekavējoties uzbrūk sēnītes un baktērijas. Šiem mikroorganismiem augšanai nepieciešami ogļhidrāti, un tie izmanto salmus kā oglekļa un enerģijas avotu. Tas nozīmē, ka salmu svars pakāpeniski samazinās, mikroorganismiem augot un salmiem sadaloties.
Ja salmu rugaine tiek iejaukta augsnē septembra vidū, līdz oktobra vidum tā būs zaudējusi trešo daļu tās svara. Nākamajā pavasarī būs atlikusi tikai puse no salmu svara, bet septembrī, gadu pēc ierakšanas, būs atlikuši tikai 10-20% no sākotnējā salmu daudzuma. Pārējais ogleklis būs kļuvis par jaunām baktērijām un sēnītēm, un būs izdalījies gaisā kā oglekļa dioksīds vai būs izveidojis jaunus stabilus organisko vielu savienojumus augsnē.
Sadalīšanās procesā arī mikroorganismiem nepieciešams slāpeklis. Tādēļ sadalīšanās sākumā šajā procesā tiek izmantots slāpeklis no augsnes, un tas vairs nav pieejams augiem. Šajā periodā tas ir aptuveni 3 kg N uz tonnu salmu. Kad puse no sākotnējā salmu svara ir zudusi sadalīšanās procesā, process kļūst atgriezenisks un slāpeklis tiek atgriezts augsnē. Tajā laikā minerālu slāpeklis augsnē ir pietiekami augstā līmenī un reti vērojams slāpekļa trūkums. Tomēr lauku galos un vietās, kuras nav apstrādātas ar kombainu, ražas novākšanas laikā, var būt slāpekļa trūkums, jo tajās ir liels salmu daudzums.
Attiecībā uz salmu sadalīšanos apstrādes dziļums nav svarīgs; bet svarīgi ir saskrāpēt salma virsmu. Ja tas netiek izdarīts, mikroorganismiem ir problēma sākt sadalīt organiskās vielas uz salma virsmas. Tas ir iemesls, kādēļ salmu jumts var nodrošināt pret lietu, sniegu un mikroorganismiem gadu desmitiem ilgi.
Ja salmi, ko vēlas izmantot salmu jumtam, ir izlaisti cauri kombainam un to virsma ir saskrāpēta, tie nebūs derīgi kā jumta materiāls.
Salmu sadalīšanās sākas, tiklīdz salmi nonāk saskarē ar augsni un mikroorganismi sāk savu "uzbrukumu". Tas nozīmē, ka augsnes apstrādes dziļums nav svarīgs, ja salmi nonāk saskarē ar augsni un ir pietiekami mitrs. Tāpat nav svarīgi, cik smalki salmi ir sasmalcināti - no tā nav iegūstams nekāds reāls labums, jo tai sekojošā rugaines kultivēšana salmus iestrādā augsnē jebkurā gadījumā.
Tomēr sadalīšanās sākas arī tad, ja salmi atrodas uz augsnes virskārtas. Trīs pamatīgas lietus gāzes un salmi zaudē līdz pat 90 % kālija un 60%fosfora, kas aizplūst atpakaļ augsnē.
Regulāra salmu sajaukšana ar augsni (pretēji salmu dedzināšanai) nodrošina augsnes daļiņu stabilitāti, lielāku skaitu slieku un augsni ar izteiktāku porainību, un augstāku hidraulisko vadītspēju. Daudzi lauksaimnieki Eiropā ir to novērojoši pēc tam, kad tikai ieviesti ierobežojumi attiecībā uz salmu dedzināšanu.
Maksimālā ūdens noturēšanas spēja = visas poras ir pildītas ar ūdeni – kā tas ir, piemēram, zem gruntsūdeņu līmeņa vai pēc sniega kušanas, vai pēc ilgstoša lietus.
Lauka mitrumietilpība = brīvais ūdens ir aiztecējis, nonākot aptuveni 1 m drenāžas dziļumā. Šo stāvokli bieži dēvē par drenāžas līdzsvaru, jo ūdens vairs neplūst drenās/grāvjos. Attēlotajā augsnes profilā lielākās poras, sasniedzot lauka mitrumietilpību, ir pildītas ar gaisu, bet smalkākās poras joprojām satur ūdeni.
Vīšanas punkts = kad ūdens augsnē ir piesaistīts ar ūdens iegūšanas spēku, kas pārsniedz 150 m metrus ūdens kolonnas (1500 kPa), saknes to vairs nespēj iegūt. Šo limitu dēvē par vīšanas punktu un pie tā ūdens tiek turēts porās, kuru diametrs nepārsniedz 0,002 mm.
Tekstūra = augsnes tekstūra attiecas uz minerālu daļiņu proporcijām ar atšķirīgu vidējo diametru, t.i., smilts, nogulumu un māla relatīvo attiecību, skat. "Daļiņu izmēru sadalījuma” tabulu sadaļā “Augsni veidojošie elementi”.
Pamatzeme = augsnes profila daļa, kas ir tieši uzreiz zem augsnes virsslāņa, un ko parasti neskar parastā augsnes apstrāde aršanas dziļumā, bet ko dažkārt sagatavo, veicot dziļu uzirdināšanu. Robeža starp augsnes virskārtu un pamatzemi uzartā augsnē bieži ir skaidri saskatāma kā aršanas zole, kur arkls vairs neskar un riepas ir pieblietējušas augsni
Poras = augsnes poras ir tukšās vietas, kanāli un plaisas augsnē, kas aizpildītas ar ūdeni vai gaisu atkarībā no faktiskā ūdens daudzuma augsnē.
Sausās masas blīvums = to dēvē arī par tilpuma svaru un tas attiecas uz augsnes svaru attiecībā pret tās tilpumu, kopā ar tukšumiem, kas pildīti ar gaisu, kad augsne izžāvēta pie 105°C.
Slieku vielmaiņas atkritumi = fēces/izkārnījumi no zarnām, kas slieku gadījumā bieži ir redzami kā mazas kaudzītes ap slieku tuneļu atvērumiem augsnes virskārtā.
Nitrāti = augi parasti uzņem lielāko daudzumu nepieciešamā slāpekļa kā nitrātu (NO3-), kas ir augsnē esoša slāpekļa forma, un pieejama arī minerālmēslojumā. Augsnē baktērijas pārvērš amoniju, NH4+, caur nitrītu, NO2- nitrātā. Šo procesu sauc par nitrifikāciju.
Viendīgļlapji = augi, kas uzdīgst no sēklas, veidojot tikai vienu dīgļlapu, piem., zāle vai graudaugi
Divdīgļlapji = augi, kas uzdīgst no sēklas, veidojot divas dīgļlapas, piem., eļļas augi, zirņi, pupas, linsēklas, cukurbietes, utt.
Pamatzeme = augsnes profila daļa, kas ir tieši uzreiz zem augsnes virsslāņa, un ko parasti neskar parastā augsnes apstrāde aršanas dziļumā, bet ko dažkārt sagatavo, veicot dziļu uzirdināšanu. Robeža starp augsnes virskārtu un pamatzemi uzartā augsnē bieži ir skaidri saskatāma kā aršanas zole, kur arkls vairs neskar un riepas ir pieblietējušas augsni
Oglekļa dioksīds = šūnu elpošanas gāzveida atlieku produkts (CO2) saknēs, kas, kopā ar ūdeni, ir cukuru, ko augs veido fotosintēzes procesā, izejviela.
Hidrauliskā vadītspēja = ūdens daudzums, kas var infiltrēties augsnē konkrētā laikā; labs rādītājs tam, cik labi augsne funkcionē no augsnes fizikālo īpašību perspektīvas.
