Funkcje
Utrzymanie rośliny w pozycji pionowej. Istotne znaczenie ma w tym przypadku gęstość (ciężar objętościowy) podłoża. Między innymi od tego parametru zależy, czy na otwartym terenie wiatr będzie wywracać rośliny w pojemnikach. Częściej dotyczy to materiału uprawianego w podłożach lekkich, organicznych (np. w samym torfie czy jego mieszance z korą). Celowe jest więc czasami dodanie do substratu, w jaki sadzi się rośliny, komponentów balastowych (np. grubego żwiru), które zwiększą stabilność pojemników (zwłaszcza po przeschnięciu podłoża), nie wpływając na zasadnicze właściwości całego podłoża.
Zaopatrzenie w składniki pokarmowe powiązane jest z właściwościami chemicznymi podłoża i znając wymagania roślin możemy nim świadomie manipulować.
Zopatrzenie rośliny w wodę oraz wymiana gazowa między systemem korzeniowym a atmosferą są ściśle skorelowane i w znacznej mierze antagonistyczne. Do doprowadzenia tlenu do korzeni i odprowadzenia gazowych produktów metabolizmu konieczna jest odpowiednia ilość wolnych przestworów między częściami stałymi podłoża (umożliwiają łączność powietrza otaczającego korzenie z atmosferycznym). Ilość tych wolnych przestrzeni zależy od ogólnej porowatości danego podłoża oraz ilości porów zajętych przez wodę.
Komponenty
Wszystkie pojęcia zawarte w ramce poniżej dotyczą mieszanek podłożowych oraz poszczególnych komponentów, które mogą znacznie różnić się właściwościami. Odpowiednio zestawiając ilościowy udział składników można otrzymać mieszanki o pożądanych cechach. Do celów szkółkarskich można wykorzystać torf, korę drzewną, produkty „kokosowe” (tzw. chipsy, włókna, pył), piasek, żwir, wełnę mineralną, keramzyt, perlit, wermikulit, glinę, komposty roślinne, preparowane włókna drzewne, zeolity). Trzeba jednak znać ich właściwości i mieć pewność, że są powtarzalne w dużej partii oraz w poszczególnych partiach. Jest to niezbędne dla dopracowania określonej technologii produkcji, na przykład sposobu nawadniania czy nawożenia.
Klasyfikacja i kontrola jakości
Na świecie podejmuje się próby klasyfikacji materiałów wykorzystywanych na podłoża, segreguje się je oraz opracowuje systemy kontroli jakości. Klasyfikacja dotyczy przede wszystkim torfu. W Polsce jego jakość określają normy, które dzielą torfy
i substraty torfowe na dwie klasy, mniej więcej odpowiadające kryteriom charakteryzującym torf wysoki i niski. Torfy wysokie mogą się jednak różnić, mimo że spełniają wymagania normy. Potrzebne jest zatem zawężenie kryteriów, podział na większą liczbę klas i dokładniejsze sprecyzowanie cech jakościowych.
Przykładem takiej precyzyjniejszej klasyfikacji mogą być normy holenderskie, które nie są wprawdzie obligatoryjne, ale zakłady wydobywające torf i produkujące podłoża w Europie Zachodniej dobrowolnie stosują je, dając gwarancję wysokiej i stabilnej jakości wyrobów (tab.1).
TABELA 1. HOLENDERSKIE NORMY JAKOŚCI DLA TORFÓW W POSZCZEGÓLNYCH KLASACH*
* źródło — van Schie, 1995 r. ** oznaczona przy potencjale wodnym —10 cm H2O
Obecnie w kilku krajach trwają prace nad wprowadzeniem zintegrowanych systemów oceny jakości podłoży oraz ich komponentów. Zależy na tym zwłaszcza producentom dużych ilości podłoży. Wprowadzono, między innymi, znaki jakości, których uzyskanie zależy od wyników kontroli (zewnętrznej i udokumentowanej wewnętrznej), czy surowce, proces wytwarzania, produkt końcowy, a także droga surowców do producenta podłoży i gotowego towaru od producenta do użytkownika spełniają znormalizowane kryteria. Ocenia się właściwości fizyczne, biologiczne oraz chemiczne podłoża. Procedura nadawania znaku jakości organizowana jest przez stowarzyszenia producentów podłoży we współpracy z instytucjami rządowymi, np. inspekcją sanitarną, organami certyfikacyjnymi oraz producenckimi organizacjami ogrodniczymi. Systemy oceny jakości podłoży wprowadziły dotychczas Holandia, Belgia, Niemcy i Finlandia, a częściowo — Kanada. Najbardziej rozbudowany i mający już zakres międzynarodowy jest system holenderski, przyznający znak RHP. Ubiegają się o niego (lub już go posiadają) także producenci niemieccy czy belgijscy, niezależnie od posiadania narodowych znaków jakości. System holenderski kładzie nacisk na kontrolę surowców i to już w miejscu ich pozyskiwania — zwłaszcza na torfowiskach. Szczególną uwagę zwraca się na samozagrzewanie się torfu i wyeliminowanie z niego nasion chwastów. Ponieważ ten system jest jednak bardzo drogi i sprzyja monopolizacji rynku przez silnych producentów, w Holandii opracowywany jest alternatywny system KIWA. Ma on być mniej szczegółowy, ale bardziej dostępny. Dotychczas stworzono jego założenia ogólne, natomiast kryteria szczegółowe będą wprowadzane stopniowo (rozpoczęto od wełny mineralnej).
Torf i kora
Rocznie zużywa się na świecie około 35 mln m3 torfu. W krajach wykorzystujących go najwięcej naturalne zasoby już się wyczerpały (Holandia — zużycie 3,4 mln m3 rocznie) albo pozostał tylko torf gorszej jakości (Niemcy — zużycie 4,3 mln m3 rocznie). Olbrzymi nacisk społeczny na świecie powoduje jednak ograniczenie eksploatacji tego surowca — związanej z negatywnym wpływem na środowisko oraz wielką emisją do atmosfery CO2 (ok. 6 mln ton rocznie), powstającego podczas rozkładu torfu.
Z tych powodów należy się liczyć ze wzrostem ceny torfu (zwłaszcza najlepszych gatunków), ograniczeniem jego dostępności oraz koniecznością znalezienia odnawialnych substytutów (obiecujące są holenderskie badania nad uzdatnianiem trawy z trawników i wykorzystywaniem jej jako podłoża szkółkarskiego).
W szkółkarstwie najczęstszym dotychczas substytutem torfu jest kompostowana kora drzew iglastych. Ma ona wysoką porowatość (ok. 85%), zapewniającą dużą pojemność powietrzną, jednak stosunkowo niską pojemność wodną. Korzystniej jest więc stosować korę jako komponent niż podłoże samodzielne, również ze względu na ograniczenie wpływu związków szkodliwych dla roślin, które występują w niej w dużych ilościach (np. taniny, mangan, chlor). Powinno się także unikać kory z drzew młodych, zawierającej więcej substancji szkodliwych i mającej gorsze właściwości fizyczne niż kora z drzew starych. Najkorzystniejsza wielkość frakcji tego materiału to 0,5–2 cm. Fragmenty większe niż 5 cm stanowią barierę dla korzeni, utrudniają przepływ wody, dyfuzję składników pokarmowych w roztworze glebowym oraz nie poprawiają właściwości powietrznych podłoża.
Stosunki powietrzno-wodne
Siły fizyczne. W przestworach glebowych działają przeciwstawne siły: z jednej strony — utrzymujące wodę w kapilarach siły przylegania do cząstek stałych i siły spójności cząsteczek wody, a z drugiej — odciągająca wodę z kapilar siła grawitacji (ciężkości). Siły utrzymujące wodę są tym większe, im mniejszą średnicę mają kapilary, a więc im drobniejsze i bardziej zagęszczone (ubite) są cząstki glebowe. Przy danym stanie konkretnego podłoża siły te się nie zmieniają. Siła grawitacji jest natomiast tym większa, im większa jest masa wody przypadająca na jednostkę powierzchni podłoża, czyli wyższy słup kapilar. Siła ta będzie więc tym większa, im grubsza będzie warstwa podłoża. W glebie na poziomie wody gruntowej, a w pojemniku lub na stole bezpośrednio nad dnem, jej wartość wynosi 0 i zwiększa się ze wzrostem słupa kapilar ponad ten poziom. Wyższe warstwy podłoża będą zatrzymywać mniej wody, a większą część porów wypełni powietrze. Tylko pory większe od 3 mm na wysokości 1 cm od dna, od 1 mm — na wysokości 3 cm i od 0,3 mm — na wysokości 10 cm zawierają powietrze przy całkowitym wysyceniu pojemności wodnej. Im cieńsza jest warstwa uprawna lub mniejsze pojemniki, tym bardziej porowate i o większym udziale przestworów dużych powinno być podłoże, aby mogło zapewnić wystarczające napowietrzenie (tab. 2). Z tego powodu nie można do uprawy pojemnikowej używać gleby z pola.
ROZKŁAD WILGOTNOŚCI PODŁOŻA W POJEMNIKU
TABELA 2. ZAWARTOŚĆ WODY I POWIETRZA W PODŁOŻU PRZY PEŁNEJ POJEMNIKOWEJ POJEMNOŚCI WODNEJ*
* źródło — Fonteno, 1994 r.
Podkład. Na stosunki powietrzno-wodne w pojemniku może też wpływać podłoże, na którym stoi pojemnik, jeśli istnieje kontakt kapilarny między obydwiema warstwami. Może to mieć znaczenie w uprawach szkółkarskich, w których pojemniki ustawia się na betonie, folii albo porowatej agrotkaninie rozłożonej na ziemi, piasku czy żwirze. Podobnie w mnożarce multiplaty czy tace mogą być ustawione na dnie stołu lub na innym podłożu, jak piasek czy perlit. Jeśli doniczki stoją na podłożu porowatym i — poprzez otwory w dnie — podłoża mają ze sobą kontakt bezpośredni (lub za pośrednictwem przerastających korzeni), to siła grawitacyjna odciągająca wodę z doniczki się zwiększa. Stopień zwiększenia tej siły zależy od grubości warstwy porowatego podłoża od dna pojemnika do poziomu wody gruntowej lub innej nieprzepuszczalnej warstwy (np. dna stołu). Szybkość odciągania wody z pojemnika zależy natomiast od wielkości kapilar tego podłoża: odciąganie będzie szybkie w przypadku piasku, a bardzo powolne — przy ziemi gliniastej. Dlatego w szkółce pojemnikowej, gdzie pojemniki stoją na agrotkaninie, można sobie pozwolić na podłoże o nieco gorszej porowatości, np. mniej włóknisty torf, i nie pociąga to za sobą ryzyka szybkiego „zalewania” roślin. Ryzyko to będzie większe przy ustawieniu pojemników na folii.
Ubicie. Dla utrzymania większego udziału porów dużych w podłożu ważne jest, aby było ono jak najmniej zagęszczone (tab. 3) — zwłaszcza w małych pojemnikach oraz multiplatach. Podłoża do ukorzeniania sadzonek i siewu nasion nie należy więc ubijać, jego osiadanie powinno być wyłącznie naturalne — po luźnym wypełnieniu pojemników nadmiar podłoża trzeba jedynie zgarnąć. Powinno ono być dość mocno wilgotne i dobrze wymieszane bezpośrednio przed napełnianiem tac. Nie wolno ustawiać wypełnionych multiplatów w stosach tak, aby ciężar spoczywał na podłożu. Zaleca się je przekładać sztywnymi przekładkami lub kłaść skośnie, aby spoczywały na krawędziach.
TABELA 3. WPŁYW ZAGĘSZCZENIA MIESZANKI TORFU Z WERMIKULITEM (1 : 1) NA WŁAŚCIWOŚCI POWIETRZNO-WODNE*
* źródło — Fonteno, 1994 r.
Nawadnianie. Deszczowanie czy też zraszanie grubokropliste powoduje ubijanie podłoża, a więc zmniejszenie ilości porów dużych, odpowiedzialnych za jego przewietrzanie. Ciągłe utrzymywanie wysokiej wilgotności, zbliżonej do maksymalnej pojemności wodnej, wiąże się ze stałą niską zawartością powietrza w podłożu, a więc z ograniczeniem dyfuzji tlenu do systemu korzeniowego roślin. Przy uprawie w małych pojemnikach powinno się więc nawadniać przez drobnokropliste zraszanie lub zamgławianie, sterowane tak, aby nie doprowadzać zawartości wody w podłożu do pełnej pojemności pojemnikowej, a dostarczyć jedynie niezbędnej ilości cieczy, pozostawiając możliwie dużo porów wolnych. Jest to szczególnie ważne w okresach chłodniejszych i przy gorszej pogodzie, gdy wysychanie podłoża jest bardzo powolne.
Zmiany. Właściwości powietrzno-wodne podłoża mogą się w czasie prowadzenia uprawy zmieniać na skutek jego stopniowego zagęszczania, będącego efektem samorzutnego osiadania — tym większego, im grubsza jest warstwa podłoża, bardziej zróżnicowana gęstość jego komponentów (komponenty ciężkie, np. piasek, glina, połączone z lekkimi, sprężystymi, np. torfem) oraz im bardziej „agresywne” jest deszczowanie. Zmiany mogą też być efektem stopniowego „zamulania” się podłoża, jeśli zróżnicowanie wielkości jego cząstek jest duże, a zwłaszcza jeśli substrat zawiera dużo frakcji pylistej. W podobnym kierunku działa rozkład materii organicznej — jest szybszy przy większym udziale celulozy (np. torfy „młode”), wolniejszy przy większym udziale ligniny (np. kora, włókno kokosowe). Dlatego — paradoksalnie — dość szybko traci korzystne właściwości bardzo jasny, słabo shumifikowany torf wysoki pochodzący z wierzchniej warstwy torfowiska. Jest on bardzo włóknisty, sprężysty, ale jeśli byłby stosowany sam, bez dodatku innych komponentów — ulegałby dość gwałtownemu rozkładowi i jego właściwości szybko by się pogorszyły. W odwrotnym, korzystnym kierunku, na właściwości powietrzno-wodne w bryle korzeniowej wpływa rozrastający się system korzeniowy roślin. Wprawdzie korzenie powodują ściskanie, a więc zagęszczanie podłoża, ale jednocześnie zwiększają jego przepuszczalność i ułatwiają dyfuzję gazów.
Zaskorupienie i zamulenie powierzchni. Podłoże w bryle korzeniowej może mieć dobre właściwości, ale jeśli na jej powierzchni utworzy się słabo przepuszczalna dla wody i powietrza warstwa, to zarówno nawodnienie takiego podłoża, jak i jego przewietrzanie (zarówno w stanie wilgotnym, jak i w przesuszonym) jest utrudnione. Nieprzepuszczalna warstwa może stopniowo powstawać na skutek rozwoju glonów, porostów, wątrobowców, czemu sprzyja stałe utrzymywanie powierzchni podłoża w wysokiej wilgotności. Korzystniej jest więc nawadniać intensywnie, ale dopiero po wyraźnym przeschnięciu powierzchni bryły korzeniowej.
Taki sposób nawadniania może jednak nie być wskazany w przypadku dużej kurczliwości podłoża. Materiały organiczne o dużym stopniu humifikacji, zwłaszcza silnie rozłożone torfy (głównie niski), w czasie wysychania zmniejszają swoją objętość. Powoduje to kurczenie się bryły korzeniowej i odstawanie jej od ścianek pojemnika. Po silnym przesuszeniu takie podłoże wykazuje często właściwości hydrofobowe i trudno poddaje się ponownemu nawilżeniu. Jeśli przy tym powstanie szczelina pomiędzy bryłą korzeniową a ścianką pojemnika, większość wody podczas nawadniania będzie odpływać nie wsiąkając w podłoże. Na dnie bryły korzeniowej nawilżona zostaje jedynie jego cienka warstwa, która szybko wysycha. Prowadzi to do permanentnej suszy, a nawet zamierania całych roślin. Należy więc bardzo ostrożnie sięgać po torfy silnie rozłożone i nie ulegać pokusie oszczędności (produkty te są zwykle znacznie tańsze, a czasem można je pozyskiwać lokalnie na podmokłych łąkach). Torfy takie — w niewielkich ilościach — mogą natomiast być wartościowym komponentem mieszanek. Taki dodatek zwiększa bowiem pojemność wodną i sorpcyjną oraz zawartość związków biologicznie aktywnych (np. auksyn, humianów).
Pojemność powietrzna jest cechą podłoża odgrywającą podstawową rolę w zapewnieniu optymalnych warunków funkcjonowania systemu korzeniowego roślin. Dla sprawnego przewietrzania podłoże w uprawie pojemnikowej powinno zawierać 10–25% powietrza, co nie jest łatwe do osiągnięcia (tab. 2 i 3). Są to oczywiście wartości średnie, gdyż zawsze górna warstwa podłoża w naczyniu zawiera więcej powietrza, a dolna — mniej. Im mniejszy pojemnik, tym niższa zalecana pojemność powietrzna, ale jest ona trudniejsza do utrzymania przy wyższych jednocześnie wymaganiach wobec jakości podłoża, jakie dotyczą uprawy w małych doniczkach.
Sporządzanie
Pamiętając o powyższych czynnikach trzeba podjąć decyzję o doborze podłoża do konkretnego sposobu uprawy, wielkości i rodzaju pojemników, sposobu nawadniania, a także wymagań uprawowych roślin i możliwości sporządzenia podłoża. Zasadniczymi przesłankami będą czynniki ekonomiczne, ale istotne jest, aby wiedzieć, w jakich przypadkach można wybrać komponenty tańsze, o nieco gorszych właściwościach — bez większej szkody dla efektów produkcyjnych — a kiedy jest to niebezpieczne i grozi stratami większymi niż początkowe oszczędności.
Przy małych pojemnikach konieczne jest dobieranie składników o dużej porowatości, nieosiadających łatwo (lekkich), o znacznym udziale porów dużych. Takie warunki spełniają włóknisty torf wysoki, kora, perlit oraz wermikulit. Ważne, aby żaden z komponentów nie zawierał części pylistych, mulistych oraz żeby przy sporządzaniu mieszanki nie rozpylać (rozcierać) komponentów miękkich (perlit, wermikulit). Jeśli obawiamy się trudności
z nawadnianiem (częstego przesychania podłoża), celowe może być użycie jako dodatku wełny mineralnej, hydrożeli lub zwilżaczy (Aqua Gro), które poprawiają przewodność wodną podłoży (zwłaszcza tych o dużym udziale wody niedostępnej, jak torf, kora, włókna kokosowe, włókna drzewne). Jeśli istnieje zagrożenie zbyt dużą wilgotnością substratu, jego przewietrzanie poprawi dodatek grubego perlitu.
W większych pojemnikach można utrzymywać nieco gorsze właściwości fizyczne podłoża — mniej włóknisty torf, większa zawartość łyka w korze i grubsza kora oraz komponenty cięższe (np. piasek, keramzyt, żwir). Dopuszczalny jest wtedy dodatek nawet gliny, której udział może być tym większy, im większe są pojemniki. Ogólnie nie należy używać zbyt wielu komponentów, najlepiej korzystać z dwóch, trzech, wyjątkowo czterech. Przykładowe mieszanki o szczególnie dobrych właściwościach powietrznych i dobrej przepuszczalności to: torf wysoki + kora lub perlit albo wermikulit (1 : 1), torf wysoki + piasek + styropian (1 : 1 : 1). Bardzo ważne jest dobre wymieszanie składników.
Ostatnio weszło na rynek wiele specjalistycznych gotowych podłoży, często wieloskładnikowych, ale powtarzalnych pod względem jakości. Powtarzalność ta jest możliwa do osiągnięcia dzięki dużym partiom poszczególnych komponentów o wyrównanych właściwościach oraz zautomatyzowanemu, ściśle kontrolowanemu procesowi produkcyjnemu. Szczególnie w mniejszych gospodarstwach, w których trudno jest dobrze zorganizować przygotowanie podłoża we własnym zakresie, korzystanie z gotowych mieszanek może okazać się uzasadnione.
PODSTAWOWE POJĘCIA DOTYCZĄCE PODŁOŻY
Porowatość ogólna — stosunek części objętości podłoża niezajętej przez jego frakcję stałą do całkowitej objętości.
Pojemnikowa pojemność wodna — część objętości podłoża wypełniona wodą po jego całkowitym nasyceniu i pozostawieniu do odcieknięcia. Ilość odciekającej wody zależy od grubości warstwy podłoża, a więc od kształtu pojemnika.
Pojemność powietrzna — część porowatości po odjęciu pojemnikowej pojemności wodnej, czyli łączna objętość porów (w danym podłożu i pojemniku) zawsze wypełnionych powietrzem, nawet przy maksymalnej wilgotności.
Wilgotność — część objętości podłoża zajęta przez wodę. Z zasady wyrażona jest w procentach objętości podłoża, ale czasem w procentach — w odniesieniu do suchej masy podłoża — porowatości ogólnej lub pojemności wodnej.
Potencjał wodny podłoża (lub potencjał wody w podłożu) — także charakteryzuje wilgotność. Określany bywa czasem jako „siła ssąca”. Jest to podciśnienie wywołane siłami kapilarnymi. Mierzony jest tensjometrem, a wyrażany w jednostkach ciśnienia ze znakiem „–” (hektopaskalach, hPa). Im wyższa jest aktualna wilgotność podłoża, tym wyższy jego potencjał wodny, a więc niższa wartość bezwzględna podciśnienia.
Woda niedostępna — to część objętości podłoża zajęta przez wodę silnie związaną przez jego stałe cząstki, której rośliny nie są w stanie pobrać. Graniczny potencjał wodny podłoża, przy którym woda jest dla roślin dostępna, wyznacza tzw. punkt trwałego więdnięcia.
Gęstość (ciężar objętościowy) — to stosunek masy stałych cząstek podłoża do jego objętości. Masę określa się po całkowitym wysuszeniu, a objętość obejmuje zarówno fazę stałą, jak i łączną objętość porów. Gęstość zależy od stopnia zagęszczenia (ubicia) danego podłoża.
