קרקע הינה תערובת של מינרלים, חומרים אורגנים, אוויר ומים, הנמצאת בשכבה העליונה של כדור הארץ ממספר מילימטרים ועד כמה מטרים.
הקרקע נוצרה מפרוק והתפוררות של סלע יסוד או משקע בכמה תהליכים:
פיזיקליים: בתהליך זה השינוי (הבליה של סלעי היסוד) מתרחש כתוצאה של רוחות, מים, הבדלי טמפרטורה שחיקה מכאנית וכדומה, וגורם רק לשינוי בגודל חלקיק.
כימים: בתהליך זה נוצר הבדל כימי בין חומר המוצא (סלע היוד) לחומר המתקבל לאחר התהליך, והוא נגרם מפרוק חומרים אורגנים ואנאורגניים.
ביולוגים: בתהליך זה ממשתתפים שתי תצורות הבליה שהוזכרו קודם אבל הגורמים האחראיים להפעלה הם מעולם החי.
סוגי הצמחים הגדלים בבית הגידול נקבעים במידה רבה על-פי תכונות הקרקע ולחומר האורגני שבה. הצמחייה עצמה משפיעה גם היא על תכונות הקרקע ותורמת להתפוררותה. כך בעקיפין היא משפיעה על סוגי בעלי החיים המתקיימים בבית הגידול וניזונים מהצמחים הגדלים בה.
מבנה הקרקע בעל התנאים האופטימליים לגידול צמחים תרבותיים ובכלל הוא כך: כ- 1% חומר אורגני, 49% חומר מינראלי, 25% מים ו- 25% אוויר. מצב זה מאוד נדיר וברוב המקרים היחסים ביניהם נבדלים ומשתנים בהתאם לאקלים ולעונה.
מרקם (טקסטורה) הקרקע נקבע על-פי הגדרת התפלגות היחס בין גודל החלקיקים המינרלים בנפח הקרקע.
מקטע חול: הוא הגס בין המקטעים ומכיל גודל חלקיקים של 0.02-2 מ"מ.
מקטע הטין (סילט): הוא מקטע בינוני המכיל גודל חלקיקים של 0.02-0.002 מ"מ.
ומקטע החרסית: מכיל גודל חלקיקים מתחת ל- 0.002 מ"מ.
לרוב יופיעו בקרקע כל סוגי החלקיקים, והיחס ביניהם הוא שקובע את סוג הקרקע.
לדוגמה קרקע שמכילה 54% חול 30% חרסית ו- 16% סילט הינה קרקע בעלת מרקם חול-חרסית-סילט.
משולש הקרקעות (טקסטורה) היא שיטה בינלאומית להגדרת הקרקעות לפי יחס בין גודל החלקיקים.
נקבוביות כללית של הקרקע- מתארת את החללים והמרווחים שבין החלקיקים המוצקים. הגבול העליון של קוטר הנקבובים הכללי הוא 60 מיקרון. כל המרווחים שהם בעלי קוטר גדול יותר לא נכללים בהגדרת הנקבובים.
התפלגות בין הנקבובים לחלקיקים המוצקים:
בקרקעות חרסיתיות (כבדות) לא מהודקות אחוז הנקבובים הוא 50-65%. בקרקעות קלות (חוליות) הוא 35-40%.
צפיפות נפחית (משקל סגולי) ואחוז נקבוביות כללי בסוגי הקרקע השונים:
חרסיתית מאוד לא מהודקת 1-1.2 גרם/סמק
חרסית בעיקר חרסית) 1.2-1.5 גרם/סמ"ק
בינונית (שילוב של חול וחרסית) 1.3-1.5 גרם/סמ"ק
חולית 1.5-1.8 גרם/סמ"ק
לכל מרקם קרקע יש גודל אחר של נקבובים. לגודל הנקבובים משמעות לגבי יכולת אחיזת המים. נקבובים גדולים יחסית 30-60 מיקרון נמצאים בקרקעות חוליות, מתחת ל- 30 מיקרון מדובר בקרקעות חרסיתיות.
לנתונים אלו חשיבות רבה מאוד בכל מה שקשור לתכנון משטרי השקיה, כמות ומרווחים, ולכן הבנת הנושא יכול לעזור מאוד בתכנון נכון של השקיה ובחסכון במים.
כמיה של הקרקע
הכמיה של הקרקע עוסקת בהרכב הכימי של הקרקע ובתהליכים הכימיים והביוכימיים המתרחשים בה. לתכונותיה הכימיות של הקרקע השלכות חשובות של התאמתה כמצע לגידול צמחים. בין תכונות אלו ניתן למנות את תגובות הקרקע ph (חומצית/בסיסית), מליחות ופוריות. לכימיה של הקרקע השפעה גם על תכונות פיסיקליות כפי שהוסבר בתחילה.
הכמיה של הקרקע כוללת את הפאזה המוצקה של הקרקע על שני מרכיביה - החומר המינרלי והאורגני, הפאזה הנוזלית - תמיסת הקרקע, והפאזה הגאזית - האוויר בקרקע.
הקרקע מכילה את כל 92 היסודות הכימיים המופעים בטבלה המחזורית. אחדים מהיסודות מצויים בעקבות בלבד. עיקר החומר האנאורגאני בקרקע מורכב מצורן, חמרן, ברזל, סידן ומגנזיום. היסוד השולט ברוב הקרקעות הוא צורן ועשוי להגיע ל- 40% ממשקל החומר האנאורגני המוצק בקרקע.
מינרלי הקרקע נחלקים לשניים: ראשונים ושניוניים. הראשונים נוצרו מסלעי מוצע, מבלי שהרכבם הכימי השתנה. לדוגמה הקוורץ מרקם החול. השניוניים הם תוצא של בליה של סלעי מוצא, הרכבם הכימי שונה מזה של חומרי המוצע ורובם משתייכים למקטעי החרסית. הם פעילים מאוד מבחינה כימית.
החומר האורגני שבקרקע מורכב משאריות צמחים ובעלי חיים. באזורים לחים שיעורו גבוה והוא יכול להגיע למספר אחוזים, באזורים חרבים שיעורו אינו עולה על עשיריות האחוז.
ל- ph השפעה רבה על תכונותיה של הקרקע ובמיוחד על פוריותה ועל זמינות יסודות הקרקע. מכיוון שניתן להגדיר את ה- ph בתמיסה בלבד, נכון יהיה להגדיר כתגובת תמיסת הקרקע. ה- ph מציין את ריכוז יוני המימן ב ג'/ל' מים, והוא במצב נטרלי ב- 10-7 גרם בליטר, לכן ph 7 יהיה נקודה ניטרלית. כאשר ph נמוך מ- 7 הקרקע תהיה חומצית, ומעל 7 בסיסית.
בקרקע בעלת ph בסיסית ישקעו מינרלי הזרחן וכמה מיסודות הקורט בתמיסה והם לא יהיו זמינים לצמח. כלאתים של יסודות קורט הם תרכובות אורגניות, והם רגישים מאוד ל ph קיצוני חומצי או בסיסי העשוי לגרום לפירוקם.
ה- ph ברוב קרקעות הארץ הוא בסיסי ונע בין 7.4-8.2. לכן לעיתים הצמחים מראים חסרים בחלק מהיסודות למרות שהם קיימים בקרקע.
שינוי ph של תמיסת הקרקע: לכאורה ניתן לשנות תנאי ph לא נוחים ע"י תוספת חומצה או בסיס לפי הצורך. הדבר נכון אולי בקרקעות חוליות ובמצעים מלכותיים אינרטיים, אך ברוב הקרקעות קשה לשנותו משמעותית בשל מערכת התרסה הפועלת באמצעות חומצות אורגניות חלשות, חומצות פחמתיות ומלחיהן המצויים בקרקע.
חילופי קטיונים (קק"ח): כושרה של החרסית לספוח קטיונים הוא גורם חשוב בפוריות הקרקע. בזכות הספיחה נמנעת שטיפת הקטיונים לעומק ע"י עודף מי השקיה או גשם. תהליך ספיחת הקטיונים הוא הפיך. הקטיונים הסוחפים מקיימים שיווי משקל עם קטיונים המצויים בתמיסת הקרקע. שיווי המשקל ביניהם הוא דינמי. מתקיימים חילופים מתמידים בין הקטיונים המצויים בתמיסת לקטיונים הספוחים לחרסית.
מליחות הקרקע: ריכוז היונים בתמיסת הקרקע קובע את מליחותה. בעבר מקובל היה להביע את מליחות הקרקע בערכים של ריכוז המלחים המסיסים בה. מכיוון שהיום מקובל למדוד את המוליכות החשמלית של הקרקע כאינדיקציה למידת מליחותה, מבוטאת רמת המליחות של הקרקע ביחידות מוליכות חשמלית.
בעיות המלחה קיימות בעיקר באזורים החרבים, בהם כמות הגשמים אינה מספקת כדי לשטוף את המלחים המצטברים בשכבות הקרקע העליונות. באזורים אלו גם מי ההשקיה מכילים במקרים רבים מלחים בריכוז גבוה. האניונים העיקריים התורמים לממליחות באזורים אלו הם ה- Cl So4 HCo3- וכנגדם הקטיונים Na+ Ca+ Mg++.
השפעת המליחות על צמחים נובעת מהעלאת הפוטנציאל האוסמוטי של תמיסת הקרקע הגורמת לקשיים בקליטת מים ומהרעלה ספציפית של הצמח בגלל קליטת יונים מזיקים כמו כלור נתרן ובורון.
הנתונים הבאים מתארים את מידת הרגישות של גידולים למליחות בקרקע, ביחס לערכי המוליכות החשמלית הנמדדת במיצוי הקרקע ברוויה:
בתחום של 0-2 מילימהו/ס"מ השפעה זניחה.
בתחום של 2-4 מילימהו/ס"מ נפגעים גידולים רגישים ביותר.
בתחום של 4-8 מילימהו/ס"מ רוב גידולי החקלאות נפגעים.
בתחום של 8-16 מילימהו/ס"מ גידולים עמידים במיוחד
מעל 16 מילימהו/ס"מ גידולים עמידים באופן קיצוני.
קרקעות גיריים: בקרקעות שנוצרו ממסלעי גיר יכולים להיגרם קשיים לצמחים בגלל ריכוזים גבוהים של פחמת הסידן ( Ca Co3) בקרקע. באזורים לחים נשטף בדר"כ רובו של הגיר לעומק הקרקע ואין הוא מהווה בעיה. בקרקעות באזורים דלי גשם יכולה תכולת הגיר בקרקע להיות גבוה מהרצוי לצמחים.
השפעתו השלילית של ריכוז הגיר הגבוה בקרקע על הזנת צמחים נובע ממשני גורמים:1. בעת הידרוליזה של פחמת הסידן עולה ה- ph של תמיסת הקרקע מעל 8 וגורם לשקיעת יוני זרחן ויסודות קורט במלחים ותרכובות קשות תמס אחרות. הידרוליזה של פחת הסידן מונעת החמצה המקומית של סביבת השורש הנגרמת ע"י הפרשת יוני מימן.2. כלורוזה מוגברת גם בגלל הגדלת ריכוז הדו-פחמה בסביבת השורש, זאת ע"י הידרוליזה של פחמת הסידן בתמיסה המאושרת בדו תחמוצת הפחמן בגלל נשימת השורשים.
מכיוון שרוב קרקעות הארץ מקורן מסלע גיר, תופעה זו מוכרת בארץ, ולא אחת אנו נתקלים בכלורוזה (הצהבה- חוסרים של חלק מהמינרלים) אצל הצמחים למרות שלא נמצא חוסרים אלו בבדיקות קרקע.
אנו מחלקים את נוכחות הגיר לשני מקטעים גיר כללי שבוחן את כלל הגיר בקרקע וגיר פעיל חלקיקים בגודל הדומה למקטע החרסית שבו שטח הפנים הכללי של הגיר גדול לאין ארוך, והוא הגורם לבעיה גדולה עבור הצמחים.
חומר אורגני בקרקע
החומר האורגני בקרקע מורכב משאריות צמחים, פרש בעלי חיים ומיקרואורגניזמים פעילים. החומר האורגני בקרקע הוא תוצר של תהליך מתמיד של פרוק תרכובות קלות לתרכובות יציבות יותר. תהליך זה מתבצע ע"י אוכלוסיית האורגניזמים בקרקע המפיקים מחומר אורגני אנרגיה וחומרים לבנית רקמות.
החומר הסופי של פרוק החומר האורגני הוא ההומוס. הוא חומר יציב המורכב בעיקר מליגנין, חלבונים, שעוות, מיצלולוזות ושומנים-קשי-פירוק. חלקיקי ההומוס קטנים, בדומה למקטע החרסית. שטח הפנים (של חלקיקי ההומס) פעיל מאוד וקיבול הקטיונים החליפים גבוהה מאוד - עד 300 מא"ק ל- 100 גרם. מכאן השפעתו הברוכה לפוריות הקרקע, במיוחד בקרקעות חוליות שבהם הקק"ח נמוך באופן טבעי. בקרקע חולית מגדיל ההומוס גם את תאחיזת המים. בקרקעות חרסיתיות הוא מגביר את ההלכדה של חלקיקי החרסית ובכך משפר את מבנה הקרקע.
אוויר בקרקע
נוכחות של 25% אוויר בקרקע הכרחית לפעילות שורשי הצמחים. הרכב האוויר בקרקע שונה מזו של האטמוספרה ותלוי בגורמים שונים. ככל שתנאי האוורור בקרקע נוחים יותר ובמיוחד בשכבות העליונות, דומה ההרכב הכימי של אוויר הקרקע לזה של האטמוספרה. בתנאי אוויר לקויים, כאשר יש נשימה נמרצת של השורשים והמיקרואורגניזמים, יקטן שיאור החמצן ובמקביל יעלה שיעור דו תחמוצת הפחמן. הגידולים שונים ברגישותם לשינויים ביחס בין החמצן לדו תחמוצת הפחמן. יש צמחים המסוגלים לגדול גם כשריכוז דו-תחמוצת הפחמן מגיע ל- 15% וריכוז החמצן יורד מתחת ל 1%. מאידך יש גידולים בהם מעוכבת התפתחות השורשים כבר כאשר ריכוז החמצן באוויר הקרקע יורד מתחת ל- 10%.
תורת הדישון
יסודות ההזנה החיוניים:
15 יסודות ההזנה נחשבים חיוניים להזנת הצמחים. מן האוויר קולט הצמח פחמן C וחמצן O בתהליכי פוטוסינטזה, חמצן O ומימן H מקבל הצמח מפרוק מולקולות מים.
12 יסודות הזנה קולט הצמח מהקרקע. יסודות אלו נחלקים לשתי קבוצות לפי תכולתם ברקמות הצמים וכמויות הדרושות לצמח: יסודות המקרו- דרושים לצמח בכמויות גדולות יחסית ובריכוזים הנמדדים בצמח באחוזים או בשברי אחוזים. יסודות המיקרו- דרושים לצמח בכמויות זעירות וריכוזם נמדד ב- PPM חלקי מיליון.
אף שגם לכלור ולנתרן תפקיד בפעילות של הצמחים, הרי שברוב המקרים בעיקר באזורים דלי גשמים כדוגמת ישראל, הם מצויים בעודף ונחשבים ליסודות מזיקים.
תפקידי יסודות ההזנה:
חנקן- מרכיב חיוני בחלבון, בפלסמת התאים ובחומר הגנטי. מחסור בו גורם לחוסר בחלבונים ובעיות בחילוף חומרים שמתבצע על ידם, כולל בכלורופיל בעלים באמצעותו מתבצעת הפוטוסינתזה. מחסורי חנקן גורם לעיכוב בגדילה ולהצהבה של העלים. ריכוזו בעלים 1-3%.
זרחן- מצוי בצמח בעיקר בתרכובות אורגנית. מרכיב חשוב בחומר הגנטי, בגרעין התא ומשמש להעברת אנרגיה. פעיל וחשוב בכל אתר בו מתרחשת פעילות יצירת תאים חדשים במיוחד באמירי גידול, אברי רביה של הצמח, פרחים ופרות. מחסור בו גורם לעיכוב בהתפתחות מערכת השורשים, התמיינות לקויה לפריחה, הפחתת מספר הפירות ונשירתם. ריכוזו בעלים 0.2-0.05%.
אשלגן- האשלגן לא לוקח חלק בבניית הרקמות, הוא נמצא בתמיסה או במלחים אורגנים, והוא מווסת את הלחץ האוסמוטי בצמח. הוא מפקח על אידוי הפיוניות, יצירת פחמימות שומנים ועוד. מחסור באשלגן בא לידי ביטוי בפירות קטנים, גבעולים דקים, צבעים חיוורים, ורגישות למחלות. ריכוזו בעלים 3-4%.
סידן- הוא מרכיב חשוב בדפנות העלים ומקנה להם חוזק ויציבות. בנוסף לכך הוא משתתף בתהליכים רבים של חילוף חומרים. מחסור בו גורם לשבירה ורביצה של גדולי גרעיניים, לקיצור חיי מדך של פירות וירקות, ניוון אמירי צימוח ועוד. ריכוזו בעלים עד 8% .
מגנזיום- נוטל חלק בתהליכים רבים של חילוף חומרים. הוא שותף לזרחן בתהליכי העברת אנרגיה ומהווה רכיב חשוב של מולקולות הכלורופיל. חוסר במגנזיום גורם להפחתת בכמות הכלורופיל להחוורה אופיינית של העלים, הפחתה בתהליכי הפוטוסינתזה וכל מה שמשתמע מכך. ריכוזו בצמח 0.75-0.2% .
גופרית- נמצאת בהרכב החלבונים ובחומצות אמינו החיוניות לצמח. מחסור גורם להפחת ביצור חלבונים, עיקוב בגדילה והפחתה בהסתעפות שורשים. ריכוזה בעלים 0.1-0.5%.
יסודות המיקרו (קורט)- יסודות אלו נוטלים חלק בפעילות אנזימתיות שונות. המחסור בהם גורם לפגיעה בתהליכים הקשורים בפעילויות אלו ולהופעת סימני מחסור אופייניים. בנוסף הם מפקחים על תהליכי הנשימה והפוטוסינתזה.
יסודות הזנה בתמיסה
הצמחים קולטים יסודות הזנה אך ורק מתוך תמיסה, השורש קולט את יסודות ההזנה מתמיסת הקרקע וגם בדישון עלוותי. הבנת התנהגות הדשנים בתמיסה חשובה על מנת לחזות מראש את התנהגותם, ולהחליט איזה דשן להעדיף בתנאים מוגדרים.
כימיה של הקרקע ותורת הדישון
יסודות ההזנה לפי מטענם החשמלי:
קטיונים אניונים
אשלגן K+ חנקה (חנקן) No3-
סידן Ca++ זרחה H2Po2-
מגנזיום Mg++ גפרה So4-
אמוניום (חנקן) NH4+ מוליבדן Mo04+
ברזל FE++ בוראט B4O7
אבץ Zn++
מנגן Mn++
נחושת Cu++
קטיונים- בגלל מטענם החשמלי החיובי, נמשכים הקטיונים ונספחים אל שטח הפנים של חלקיקי החרסית שמטענו החשמלי הוא שלילי, בגלל תופעה זו רק חלק מהקטיונים נשארים בתמיסת הקרקע וזמינים מידית לצמח. החלק הספוח על פני החרסית נמצא בשיווי משקל עם הקטיונים שבתמיסה. עם פחיתת הריכוז בתמיסה, בגלל קליטת חלקם ע"י הצמח או בשל שטיפתם ע"י עודפי מים, משתחררים חלק מהקטיונים הספוחים ומגדילים את המלאי בתמיסה.
למטען החשמלי החיובי יש יתרונות וחסרונות: החיסרון הוא שריכוזם בתמיסת הקרקע קטנה וזמינותן פוחתת ככל שאחוז החרסית בקרקע גבוה יותר. מנגד ספיחתם לחרסית מונעת ומעקבת את שטיפתן מתחת לבית השורשים של הצמח ולמי תהום.
האניונים, בגלל מטענם השלילי, כמעט ואינם נספחים לחרסית ונשארים בתמיסת הקרקע. ולכן הם ממהרים להישטף עם ההשקיות וחוסרם מורגש לעיתים קרובות. בין האניונים יש כאלה שבתנאים מסוימים השוררים בקרקע עשויים לשקוע בתמיסת מלחים קשי תמס. למשל זרחן וברזל. במקרה כזה הם אינם זמינים לצמח.
יחסי גומלין בין יסודות הזנה:
בהזנת הצמח חייב להיות איזון בין יסודות ההזנה השונים. אין להתייחס להזנת יסוד אחד מבלי לתת את הדעת לשאר היסודות. די במחסור ביסוד אחד כדי לפגוע בגדילה ובהתפתחות התקינה של הצמח. עודף ביסוד אחד עשוי להשרות מחסור על יסוד אחר. קיימים כמה כללים ביחס הגומלין בין יסודות ההזנה.
אנטגוניזם: מצב של תחרות או הפרעה הדדית בין יסודות ההזנה הן בקליטה ע"י השורשים והן בתפקיד הצמח גופו. מצב זה קיים בדר"כ בין יונים בעלי מטען זהה. בארץ מתקיימת תופעה נפוצה של אנטגוניזם בין אשלגן למגנזיום: עודף אשלגן גורם למחסור במגנזיום ולהפך. כך גם בין ברזל ומנגן.
סינרגיזם: תופעה הדדית חיובית בין יסודות הזנה שמצויים ביחד המתבטאת בקליטה ובתפקוד. הסינרגיזם מתקיים בין יסודות הזנה בעלי מטען מנוגד. הדוגמאות הנפוצות הן בין אשלגן לחנקן חנקתי, ובין חנקן אומניקלי לזרחן.
שקיעה במלחים קשי תמס: קירבה פיזית בין סוגים מסוימים של יסודות הזנה בתמיסה, תביא בתנאים מסוימים לשקיעתם במלח משותף קשה תמס. המקרים הנפוצים הם: זרחן עם סידן, מגנזיום, ברזל ואבץ.
לאחר הבנת יסוד הקרקע, הפעילות הכימית של תמיסות הקרקע, חשיבות האוויר בקרקע, ותפקיד החומר האורגני. ניתן לדון בכל נושא הדישון והדשנים.
נושא זה יבחן בהמשך בכתבה נפרדת שתעסוק בנושא דשנים והדישון.
