PGO Taak 2: Grondwater en vegetatie.
De hoofdvraag:
Wat is het effect van water op de vegetatie en de bodem?
Leervragen:
1. Hoe bereken je de PF-curve, krijg je verdroging of niet?
2. Wat zijn de bodemprocessen ten aanzien van waterlevering aan de plant?
3. Wat zijn de gevolgen voor de bodem van vernatting en verdroging.
4. Hoe neemt de plant water op? Bouw, vorm en functie.
Vraag 1: Hoe bereken je de PF-curve, krijg je verdroging of niet?
Om deze vraag te kunnen
beantwoorden gaan we
eerst kijken wat een PF-
curve is. De PF-curve
geeft het verband weer
tussen de zuigspanning
en het vochtgehalte van
de bodem. Dit betekent
dus dat deze grafiek
aangeeft wanneer een
plant geen water meer
uit de bodem kan halen.
Een plant onttrekt het
water uit de bodem met
een bepaalde kracht,
deze kracht wordt
uitgezet op de y-as. Op
de x-as staat de
volumefractie. Hier staat de procentuele indeling van de grond. Alle bodems bestaan voor 50% uit
vaste deeltjes. Wanneer de lijn in de grafiek de x-as raakt is de bodem helemaal verzadigd met water.
Dit betekent dat alle poriën in de grond gevuld zijn met water en er dus niks meer bij kan. Wanneer
er meer water bij komt zal dit dan meteen door naar beneden stromen, richting de
grondwaterspiegel. Met de PF-curve kun je berekenen hoelang de plant nog kan doen met het
hangwater in de bodem, tot de plant moet worden beregent. Het hangwater zit in het bovenste deel
van de bodem en komt niet in contact met het grondwater, dit water bestaat dus voor een groot
deel uit regenwater.
Voordat je de PF-curve gaat berekenen. Moeten we eerst kijken of er capillaire nalevering mogelijk is.
De capillaire nalevering heeft te maken met de capillaire werking. Capillaire werking is het opstijgen
van een vloeistof, in dit geval water, door nauwe kanalen door onderlinge aantrekking van
moleculen. Om dit te kunnen bepalen moet je de grondsoort weten, de grote van de poriën in de
verschillende grondsoorten bepalen hoe hoog en snel het water omhoog kan komen. Vanuit de
,grondwaterspiegel. Elke plant heeft een bepaald wortel bereik, dit is hoever de wortels van de plant
komen om het water op te nemen. Wanneer het water door de capillaire werking, vanuit de
grondwaterspiegel, zo hoog komt dat het water in het wortelbereik van de plant komt. Is er capillaire
nalevering mogelijk. In dit geval hoef je de PF-curve niet te berekenen. Maar wanneer het water niet
zo hoog komt zodat het in het wortelbereik van de plant komt. Is er dus geen sprake van capillaire
nalevering en moet je dus de PF-curve gaan berekenen.
Om de PF-curve te kunnen berekenen, heb je een aantal gegevens nodig. De bodem bestaat altijd uit
50% vaste deeltjes, dit verschilt niet per grondsoort. Het verwelkingspunt en de veldcapaciteit zijn 2
vaste punten op de grafiek. Het verwelkingspunt is het vochtgehalte van de bodem waarbij de plant
geen water meer kan opnemen uit de bodem. De bodem is dan niet droog, maar de plant kan er
geen water meer uit halen. Dit punt ligt bij een PF van 4,2 op de grafiek. De veldcapaciteit is de
hoeveelheid water die de bodem kan vasthouden. Dit punt ligt bij een PF van 2,0 op de grafiek.
Wanneer de veldcapaciteit bereikt is het hangwater maximaal gevuld. Het beschikbare vocht is het
verschil tussen het verwelkingspunt en de veldcapaciteit.
In dit geval gaan we dit berekenen voor een perceel natuurgrasland waar zich voornamelijk een
lichte zavelgrond bevind. Een zavelgrond is een grondsoort die merendeels uit zand bestaat met
tussen de 8 en 25% kleideeltje. We willen weten hoeveel water deze grond kan leveren aan de
grasplanten die erop groeien. We gaan hierbij uit dat de bewortelingsdiepte van deze grasplanten 30
cm is en dat de grondwaterstand op 170 cm onder het maaiveld ligt. De capillaire stijghoogte van een
zavelgrond is 120 cm. Hieruit kun je dus concluderen dat er geen capillaire nalevering mogelijk is en
moeten we de PF-curve gaan berekenen. We willen weten of de grasplanten gaan verdrogen als het
een weekje niet regent.
Het punt 4,2 ligt bij een percentage van 10% en het punt 2,0 ligt bij een percentage van 30%. Het
verschil tussen deze twee punten heeft de plant ter beschikking, dus de plant heeft 20% water tot
zijn beschikking. De plant heeft een wortelbereik van 30 cm.
Vraag 2: Wat zijn de bodemprocessen ten aanzien van waterlevering aan de
plant?
In de bodem vinden een aantal verschillende bodemprocessen plaats. Veel van deze processen
helpen mee met de waterlevering aan de plant. We beginnen met de capillaire werking. Capillaire
werking is het opstijgen van een vloeistof (in dit geval water), in nauwe kanalen door onderlinge
aantrekking van de watermoleculen. Hoe dunner de kanalen in de bodem hoe hoger het water komt.
Dit heeft ook weer te maken met cohesie en adhesie. Cohesie is de onderlinge aantrekkingskracht
tussen gelijke moleculen zonder dat er sprake is van een chemische binding. Door cohesie zullen de
watermoleculen aan elkaar blijven zitten. Adhesie is de aantrekking van moleculen van verschillende
soorten. Dit houdt dus in de watermoleculen ook graag het de zijkant willen blijven zitten. Cohesie en
adhesie zorgen er dus voor dat het water omhoog komt, want het wil graag zichzelf en de zijkant
vasthouden.
, De bodem bestaat uit verschillende soorten zones, de grondwaterspiegel zorgt voor een goede
verdeling. Meteen boven de grondwaterspiegel heb je de vol-capillaire zone, in deze zone zijn alle
poriën gevuld met water en is de grond dus verzadigd. In deze zone is er dus ook geen sprake van
capillaire werking. Boven deze zone komt de open-capillaire zone, in deze zone is er veel sprake van
capillaire werking. Hier zitten verschillende kleine poriën waarin het water kan opstijgen om naar de
wortels te gaan. De smalle poriën zijn gevuld met water en de bredere zijn leeg. Deze grond is
daardoor onverzadigd. Boven de open-capillaire zone zit de wortelzone. Hier liggen de wortels van de
vegetatie die boven op de bodem groeit. Deze zone is ook onverzadigd zodat de wortels het water
kunnen opnemen dat door de capillaire werking omhoog is gegaan. Hier zit dus ook zuurstof zodat de
wortels kunnen blijven bestaan en niet zullen gaan rotten.
Ook is een belangrijk proces in het transporten in de plant, de worteldruk. Een deel van dit proces
vindt plaats in de bodem (in de wortels) en een deel in de plant zelf (stengel en bladeren). Bij deze
vraag gaan we het hebben over wat er in de bodem gebeurt. Worteldruk is de druk in de houtvaten
door osmose van voedingstoffen, waardoor het water in de wortels stroomt. De wortels van de
planten nemen actief mineralen uit de bodem op. Deze mineralen zijn molybdeen, nikkel, koper,
zink, mangaan, borium, ijzer, chloor, zwavel, fosfor, magnesium, calcium, kalium, stikstof, zuurstof,
koolstof en waterstof. Doordat de plant deze mineralen opneemt neemt de osmotische waarde in de
plant toe. Osmose is het verplaatsen van een vloeistof (in dit geval water) van een lage concentratie
opgeloste stoffen naar een hoge concentratie opgeloste stoffen. De osmotische waarde van de
bodem is lager dan die in de wortels, dus zal het water de wortels in komen.
Wanneer het grondwaterpeil zo hoog ligt dat de wortels van de plant daarbij kunnen. Is er geen van
deze bodemprocessen nodig. Als deze lager ligt moeten de planten meer moeite doen om bij het
grondwater te komen. Door kwel kan de plant ook makkelijker bij het water. Kwel is grondwater dat
weer terug omhoog komt. Dit ontstaan door een ondergrondse waterstroom van een hoger gelegen
gebied naar een lager gelegen gebied.
Vraag 3: Wat zijn de gevolgen voor de bodem van vernatting en verdroging?
Om deze vraag goed te kunnen beantwoorden gaan we eerst kijken naar wat vernatting en
verdroging zijn.