CURS 6 Fertilitatea, însuşire fundamentală a solului agricol Fertilitatea, ca noţiune, în toate graiurile omeneşti, desemnează însuşirea fundamentală a tuturor fiinţelor de a se înmulţi, de a rodi, de a fi fecund, de a fi prolific, de a fi productiv. Incă de la romani, fertilitas şi fecunditas au fost cuvinte sinonime, care s-au transmis în toate limbile cu origine sau influenţă latină, cu mici modificări de exprimare sonoră sau grafică, conform evoluţiei specifice a fiecărei populaţii. Omul, devenit agricultor, în reprezentările sale a asociat ogorul său la noţiunea de fiinţă şi i-a recunoscut însuşirea de fertilitate sau fecunditate, ca fiind cea mai reprezentativă. Noţiunea “fertilitatea solului” a avut, de la început, caracter integrator, cuprinzând, nediferenţiat, atât însuşirile virtuale ale stării sale fizice cât şi pe cele productive, oarecum exterioare, aparţinând învelişului său vegetal, natural sau cultivat. Şi totuşi, în funcţie de împrejurări sau de interese, agricultorii au simţit nevoia de a discerne între conceptul integrator de fertilitate a solului (ogor şi recoltă) şi conceptul de fertilitate a solului (cu referire la însuşirile sale proprii, independente de calitatea sa de furnizor de producţie vegetală). En-feng Chen şi colab.(1982), citând surse literare străvechi din China, Yu Kung (2200 î.H.), Chow Li (1120 î.H.) şi Guan Sze (676 î.H.) menţionau că ţăranii considerau că solul este fertil dacă starea sa fizică este bună, dacă arată o rezistenţă mare la factorii nefavorabili şi o adaptabilitate la practicile agricole. Dicotomia noţiunii fertilitatea solului (însuşiri fizice, chimice, vitale şi biochimice proprii solului, pe de o parte şi cele agroproductive, pe de altă parte) nu a constituit o preocupare importantă pentru agricultori, agronomi, biologi, economişti şi pentru cei din învăţământ şi cercetarea ştiinţifică, până când ştiinţele agronomice au descoperit mijloacele de sporire a recoltelor prin intervenţii tehnice asupra solului şi plantelor. Literatura ştiinţifică a consemnat intervenţii, care au ameliorat simultan starea solului şi productivitatea sa, dar şi creşterea producţiilor vegetale pe fondul degradării treptate a însuşirilor fizice, chimice şi vitale ale solului. Atât succesele, cât şi insuccesele observate în evoluţia solului şi a capacităţii sale productive au stat la originea cercetărilor şi activităţii agroproductive de la începutul secolului XX. Urmărind pas cu pas evoluţia noţiunii fertilitatea solului, ajungem la a deosebi 3 modalităţi de abordare a conţinutului său semantic: 1. Fertilitatea solului definită în concepţie agronomică; 2. Fertilitatea solului definită în concepţie agrochimică şi 3. Fertilitatea solului definită în concepţie biologică. 1. Fertilitatea solului, definită în concepţie agronomică şi evaluarea ei Agricultorul, ca şi specialistul în agronomie au perceput calitatea ogorului, atât prin însuşirile sale culturale (starea fizică: culoare, textură - nisipoasă, argiloasă, lutoasă-, structură -prăfoasă, compactă sau structurat-măzărată-, secetos sau cu tendinţă de mlăştinire etc.), cât şi prin nivelul frecvent al recoltelor agricole adaptate zonei pedo-climatice. De aceea, definiţia dată de Viliams (1927, 1954):”Fertilitatea este capacitatea solului de a satisface, într-o măsură sau alta, nevoile plantelor în factorii tereştri ai vieţii lor” subliniază că primul

element al fertilităţii solului este capacitatea de acumulare a apei, în legătură cu procesele vitale aerobe ale micropopulaţiei solului, iar al doilea element al fertilităţii este capacitatea concentrării elementelor nutritive necesare pentru formarea substanţei organice şi a compuşilor în formă asimilabilă. Acest mod de a defini fertilitatea solului se găseşte şi în alte formulări apărute ulterior în literatura agronomică. Definiţia, care menţine caracteristica obiectivă a solului şi o corelează cu capacitatea sa de producţie vegetală, a fost formulată de Ionescu-Şişeşti (1947), astfel: “ Fertilitatea este o sinteză de însuşiri favorabile ale solului, care-şi găsesc expresia în productivitatea lui durabilă. Aceşti factori sunt de natură geografică: latitudine, expoziţie, de natură climatică, de natură fizică, chimică şi biologică“. Comparativ cu definiţiile ulterioare, ideea că însuşirile favorabile ale solului îşi găsesc expresia în productivitatea durabilă a solului, reprezintă atenţionarea că nu pot fi luate în considerare recoltele record obţinute în unii ani favorabili şi cu tehnologii de forţare a producţiei vegetale. In scop asemănător, pentru a sublinia legătura dintre fertilitatea solului şi capacitatea sa de producţie vegetală, Chiriţă (1955) formula astfel: „Fertilitatea - formată în procesul milenar de solificare, prin acumulări continue de transformări - trebuie concepută ca o însuşire specifică şi esenţială a solului, care nu poate înregistra salturi, de la un an la altul, în funcţie de variaţiile factorilor climatici şi nu se poate aprecia, după nivelul variabil al producţiei obţinute, fără suficiente măsuri de luptă împotriva secetei şi a altor factori dăunători”. Şi mai departe, “fertilitatea unui sol anumit trebuie apreciată în raport cu o anumită vegetaţie naturală sau cultivată, care foloseşte, în mod optim, însuşirile lui în aria geografică respectivă. În mod concret, nu este deci suficient să spunem că un sol este fertil, ci trebuie să precizăm pentru ce plantă anume manifestă o fertilitate ridicată. Astfel, vom spune: sol fertil pentru grâu, sol fertil pentru cartofi, sol fertil pentru pin, sol fertil pentru brad etc.” Intr-o lucrare amplă, intitulată “Soil fertility”, Millar (1963) generalizează punctul de vedere a unor cercetători, precum că: “nu este acceptat, în general, conceptul termenului de fertilitate, aplicat solului.......In conversaţiile cercetătorilor americani cu fermierii, există tendinţa să se folosească, în mod sinonim, fertilitate şi productivitate. (sublinierea noastră). Insistenţa de a se defini fertilitatea solului prin elemente exterioare ne depărtează mult de conţinutul noţiunii de fertilitate a solului, ca entitate distinctă în natură (cu caracteristici fizice, chimice, biochimice şi vitale), acordând o importanţă prea mare capacităţii productive - element secundar în caracterizarea fertilităţii solurilor agricole, deoarece tehnologia joacă un rol deosebit de puternic la realizarea recoltelor. Evaluarea fertilităţii solului s-a făcut şi se face încă, după nivelul general al recoltelor agricole. Acest mod de evaluare, perfecţionat în timp, prin progresele ştiinţelor agricole şi economice, ascunde în el greşeli, care nu stimulează aplicarea măsurilor ameliorative, pentru solurile slab productive şi de conservare a fertilităţii celor recunoscute pentru productivitatea lor înaltă. Este bine cunoscut faptul că, indiferent de fertilitatea solului, prin agrotehnologii intensive, chimizate şi irigaţii, productivitatea agricolă creşte spectaculos. Ceea ce poate diferi, este nivelul investiţiilor tehnice, de regulă, mai mare pe solurile sărace. De aici provine şi greşeala, înţelegându-se că fertilitatea solului se ameliorează prin măsurile care vizează

exclusiv nutriţia plantelor şi creşterea producţiei lor. 2. Fertilitatea solului, definită în concepţie agrochimică şi evaluarea ei Millar (1963), sintetizând opinia unor cercetători, a expus esenţa concepţiei agrochimice despre modul cum se percepe fertilitatea ca însuşire de bază a solului. În această concepţie se consideră că solul fertil trebuie aprovizionat, în cantităţi rezonabile şi într-o balanţă potrivită, cu toţi nutrienţii pe care o plantă îi ia din fracţiile minerale şi organice ale solului şi de asemenea, să fie localizat într-o zonă climatică cu umiditate, lumină şi căldură suficiente pentru nevoile plantei considerate. De asemenea, materialele toxice să nu fie prezente, ca să nu limiteze creşterea şi în mod deosebit, solul să fie structurat rezonabil. Millar comentează opiniile mai sus prezentate: “Se acceptă ca modelul de sol, prezentat mai sus, să fie şi productiv şi fertil. Dar sunt toate condiţiile necesare, descrise pentru un sol, ca acesta să fie fertil?” Ca răspuns la întrebare, se comentează arătând că fertilitatea se poate asigura prin suplimentare cu nutrienţi şi cu apă şi prin eliminarea substanţelor toxice, dar nu şi productivitatea, pentru că mediul înconjurător (temperatura, luminozitatea, precipitaţiile şi drenajul) sunt ignorate. Aici este implicată ideea de capacitate potenţială de a produce recolte. (Desigur, în concepţia lui Millar despre fertilitate - N.B.). Din modul cum se descrie însuşirea de “fertilitate a solului” răzbate percepţia că fertilitatea ar avea un caracter static, că ea nu se realizează ca urmare a unor procese dinamice (fizice, chimice şi vitale). În această concepţie se confundă solul viu cu substratul artificial dintr-un vas de vegetaţie. Consecinţele agrofitotehnice apar logic: solul natural poate fi fertilizat cu toţi nutrienţii necesari plantelor, poate fi aprovizionat cu apă, fără a se pune problema direcţiei în care vor evolua procesele dinamice naturale ale solului agricol. În concepţia exprimată de D. Davidescu şi Velicica Davidescu (1969), “Fertilitatea este capacitatea solului de a pune la dispoziţia plantelor verzi, în tot timpul vegetaţiei, în mod permanent şi simultan, substanţele nutritive şi apa, în cantităţi îndestulătoare faţă de nevoile acestora şi de a asigura condiţiile fizice şi biochimice necesare creşterii şi dezvoltării plantelor, în ansamblul satisfacerii şi a celorlalţi factori de vegetaţie”. In ciuda complexităţii etalate de definiţie, este uşor de observat că aceasta expune, de fapt, dorinţa de a satisface (în mod ideal) cerinţele plantelor. Fertilitatea solului nu poate (în natură) să satisfacă în optim şi simultan, nevoile plantelor. Fertilitatea solului este o rezultantă concretă, istorică, subordonată condiţiilor ecologice şi se poate afla pe diferite trepte de evoluţie. În mod natural, fertilitatea înaltă a solului s-a realizat în condiţii de secetă temporară, cum sunt cele caracteristice solurilor de stepă. Ceea ce deosebeşte concepţia agrochimică a fertilităţii solului de concepţia agronomică este că în conformitate cu specializarea, agrochimia pune la baza însuşirii de fertilitate, cantitatea elementelor nutritive accesibile, din sol, raporturile dintre acestea, reacţia chimică a solului şi conţinutul de humus din sol. Mărimea recoltelor agricole reprezintă variabila din corelaţia cu gradul de aprovizionare a solului şi raportul între principalii nutrienţi. Pavlovschi şi Groza (1947) susţineau ideea că “Fertilitatea solului nu depinde numai de prezenţa substanţelor nutritive în cantităţi echilibrate, ci este caracterizată prin alţi factori, a căror identificare este posibilă numai prin aplicarea metodelor speciale, cu care putem evidenţia şi urmări funcţiunile pe care le îndeplineşte solul arabil”. Această definiţie

deschide o nouă perspectivă pe calea determinării nivelului de fertilitate prin evaluarea, cu metode speciale, a însuşirilor proprii solului şi nu prin recoltele vegetale. 3. Fertilitatea solului, definită în concepţie biologică Vaillant (1901) scria: “cu cât conţinutul în humus este mai mare, cu atât solul este mai fertil şi această fertilitate pare să fie datorată, în special, unui număr mare de organisme fixatoare de diazot, care trăiesc aici”. Deci, la numai câţiva ani de la inaugurarea cercetărilor asupra microflorei solului, apăruse convingerea că fertilitatea solului se datorează conţinutului în humus şi numărului de organisme fixatoare de azot. Remy (1902), citat de Waksman (1932), arăta că au fost făcute testări de diferenţiere a fertilităţii diferitelor soluri, folosind viteza de descompunere a compuşilor organici cu azot, atât în soluţii cât şi în sol, evidenţiind astfel concepţia că fertilitatea solului poate fi evaluată pe criterii biologice. Apoi, Winogradsky, cunoscând mărimea, distribuţia şi activitatea microflorei solului, a emis concluzia că solul este un organism viu. In anii 1910 şi 1915, Christensen a fost primul cercetător care a sugerat că puterea unui sol de a descompune celuloza poate servi ca Indicator al Fertilităţii Solului. Waksman (1932), deşi a descris cel mai bine intimitatea proceselor vitale şi chimice ale solurilor, deşi a închinat un capitol (Partea D pp. 543-569) a monumentalei sale opere “Principles of Soil Microbiology” subiectului: “Procesele microbiologice ale solului şi fertilitatea solului”, nu a reuşit să separe conceptul de fertilitate de cel de productivitate. Uneori, concluziile sale, despre natura fertilităţii solului şi posibilitatea de estimare a acesteia, devin foarte corecte şi bine corelate cu procesele vitale ale solului. Astfel, apare formularea clară că: “Fertilitatea solului şi viteza oxidării s-a găsit că sunt influenţate de aceiaşi factori şi la aceeaşi intensitate şi de aceea s-a sugerat că ultima (oxidarea -n.n..) ar putea fi folosită ca măsură a celei dintâi (a fertilităţii -n.n.). Aici, apare neîndoielnic, conceptul biologic al noţiunii de “fertilitate a solului”. In 1947, Pavlovschi şi Groza reveneau asupra acestui subiect subliniind că: “dacă până în prezent, nu i s-au recunoscut solului însuşirile unui organism viu, nimeni nu poate tăgădui că solul arabil este un mediu biologic organizat”. O argumentaţie detaliată, care susţine cele arătate până aici, a fost prezentată, după Papacostea (1976), în capitolul 9 al acestei cărţi. Deşi Steiner şi Pfeiffer (1924 şi respectiv 1937) au elaborat concepţia şi practica Agriculturii biodinamice, în Institutul Goetheanum - Dornach (Elveţia), între anii 1911 şi 1937, fundamentând concepţia că solul se comportă ca un organism viu, integrat ecologic, totuşi, prima definiţie a fertilităţii solului (de care am luat cunoştinţă, a fost enunţată de fondatorul Agriculturii organice, Howard (1940), astfel: “Fertilitatea solului este condiţia unui sol bogat în humus, în care procesele de creştere se desfăşoară repede şi eficient, fără întrerupere (........). Trebuie să fie permanent un echilibru între procesele de creştere şi acelea de descompunere. Cheia fertilităţii solului şi a prosperităţii agriculturii este humusul”. Această definiţie ar fi mai corectă, dacă ar fi mai obiectivă, în sensul că starea de fertilitate nu există numai în solul bogat în humus şi în condiţiile desfăşurării “neîntrerupte” a proceselor de creştere, ci să fie “permanent” un “echilibru” între procesele de creştere şi cele de descompunere. Acele elemente ale definiţiei (subliniate de noi) trădează dorinţele agricultorului, ele nefiind o caracteristică obiectivă a fertilităţii solului. Cu scurgerea timpului, caracterul proceselor din sol, de creştere şi descompunere (a humusului) nu stau sub semnul

echilibrului. Însăşi activitatea agricolă influenţează puternic acest echilibru, cu valoare deosebită în nutriţia plantelor. Subscriem la aserţiunea că humusul (între anumite limite) este cheia fertilităţii solului şi prosperităţii agriculturii. Köhnlein (1965), discutând problema raportului dintre fertilitatea solului şi productivitatea sa, reflectă corect ideea că fertilitatea solului este o componentă a productivităţii sale. Este bine că acest autor nu confundă noţiunile, dar nu reuşeşte să evidenţieze corespunzător că productivitatea solului este mult mai puternic influenţată (chiar până la dispariţia influenţei fertilităţii) de tehnologii şi de tipul de vegetaţie (soiuri, hibrizi etc.). Klenner de Meixner şi colab.(1972) subliniau dependenţa fertilităţii solului de menţinerea entropiei sistemului terestru, printr-un mecanism al humificării - mineralizării. Ei recunoşteau mecanismul proceselor vitale din sol, de care depinde fertilitatea solului, dar nu au definit fertilitatea solului. Maliszewska (1969) a comparat activităţile biologice ale diferitelor soluri şi a sugerat că respiraţia, activitatea proteolitică şi activitatea celulozolitică sunt cei mai potriviţi parametri care corelează cu fertilitatea solului. Kozlov (1964) sugera, pentru clarificarea proceselor intime ale solului, în primul rând, analiza pedoenzimatică pentru determinarea intensităţii proceselor biochimice, care sunt legate de descompunerea şi sinteza materiei organice. Activitatea enzimatică a solului era deja considerată ca un criteriu sau mijloc de măsurare a activităţii sale vitale, în integralitatea sa, ca un indicator al acesteia. Peterson (1961) considera că microorganismele solului sunt principala sursă a enzimelor din sol. Batistic şi Mayodon (1977) au întreprins cercetări privind repiraţia solului şi activitatea lui enzimatică sub influenţa diferitelor tratamente cu îngrăşăminte NPK şi/sau dejecţii lichide de la bovine pe o pajişte şi au tras concluzia că, creşterea marcantă a activităţii respiratorii şi enzimatice a solului s-a produs numai în variantele fertilizate organic, ceea ce a reprezentat o creştere a “fertilităţii biologice” a solului. Trecem peste nuanţa de “pleonasm” a formulării, pentru că înţelegem intenţia autorilor de a se alătura celor care înţeleg fertilitatea solului ca un atribut biologic al solului şi că nu se referă la efectele asupra mărimii recoltei vegetale ca un criteriu pentru estimarea fertilităţii solului. Skujins (1978), trecând în revistă numeroase publicaţii despre potenţialele enzimatice ale solurilor şi corelarea lor cu starea de fertilitate a solurilor, a găsit opinii foarte diferite. Acest lucru nu trebuie să ne surprindă, pentru că este vorba de experienţa a numai circa 20 de ani de cercetări de la apariţia pedoenzimologiei (Kuprevici, 1951 şi Hofmann, 1951). Definiţia formulată de Ştefanic (1994 a şi b) se apropie, cel mai mult, de caracterul fundamental biologic al fertilităţii solului: “Fertilitatea este însuşirea fundamentală a solului, care rezultă din activitatea vitală a micropopulaţiei, a rădăcinilor plantelor, a enzimelor acumulate şi a proceselor chimice, generatoare de biomasă, humus, săruri minerale şi substanţe biologic active. Nivelul fertilităţii depinde de nivelul potenţial al proceselor de bioacumulare şi mineralizare, acestea depinzând de programul şi condiţiile evoluţiei subsistemului ecologic şi de influenţele antropice”. Această definiţie are, pe lângă caracterul de a fi biologică, şi calitatea de a fi analitică. Înţelegând detaliile definiţiei, devine posibilă analiza probelor de sol şi caracterizarea nivelului de fertilitate, prin determinarea potenţialelor vitale şi biochimice, precum şi nivelul şi calitatea acumulărilor de substanţe chimice ale unui

sol. Definiţia sintetică a fertilităţii solului: “Fertilitatea solului este caracteristica dobândită de scoarţa terestră, mărunţită, de a întreţine procese complexe de natură biologică, chimică şi fizică acumulatoare de biomasă, humus şi săruri minerale". (Ştefanic, 2006), poate fi mai uşor receptată, înţeleasă şi valorificată de agricultori, pentru realizarea unei agriculturi durabile, ecologice. Conform definiţiei, măsurile agrotehnice (aplicate solului) trebuie să amelioreze şi să menţină starea de fertilitate, iar măsurile fitotehnice (aplicate culturilor) să asigure creşterea şi dezvoltarea plantelor, fără să afecteze negativ vitalitatea şi starea culturală a solului. 4. Calitatea biologică a solului agricol Literatura ştiinţifică şi tehnică din ultimele 5 decenii ale secolului XX a dezbătut pe larg definirea fertilităţii solului ca atribut al proceselor vitale, complexe, pedo-genetice din stratul de la suprafaţa terei, învelişul vegetal fiind unul din factorii indispensabili de accelerare şi întreţinere a proceselor de solificare prin sinteza autotrofă a celei mai mari cantităţi de materie organică. Viliams (1929-1947) a ilustrat magistral apariţia solului fertil, postulând că solul se deosebeşte calitativ de roca minerală, oricât de mărunţită şi afânată, oricât de bogată în argilă şi nisip şi oricât de bine îmbibată cu apă ar fi aceasta. Definiţia fertilităţii solului dată de Viliams (prezentată în subcapitolul 10.1) a cuprins în ea greşeala de a integra necesităţile învelişului vegetal printre caracteristicile proprii solului. Cunoştinţele despre procesele pedogenetice, din primul sfert al secolului 20 şi intervenţiile agrotehnologice, din ce în ce mai puternice (pentru creşterea mărimii recoltelor) au nuanţat implicaţiile învelişului vegetal, în sensul de a-i conferi calitatea de indicator al fertilităţii solului, chiar dacă s-a dovedit că unele tehnologii sporesc recoltele şi consecutiv, după o vreme, determină deteriorarea însuşirii de fertilitate a solului. Tocmai această deplasare a perceperii fertilităţii solului de la procesele vitale, biochimice, chimice şi fizice interne ale solului la procesele vitale ale învelişului vegetal cultivat, la nivelul de satisfacere a necesităţilor acestuia (care sunt exterioare solului), a generat apariţia unei noi atitudini, a unei părţi din generaţia actuală de cercetători, de a evita să evalueze fertilitatea solului. Fenomenul contemporan al degradării solurilor cultivate, în special al celor chimizate, a pus, în faţa ştiinţei solului şi administraţiilor statale, sarcina ocrotirii solului împotriva degradării lui prin agrotehnologii şi chiar a ameliorării stării de fertilitate.

Evaluarea nivelului de fertilitate a solului agricol Evaluarea nivelului de fertilitate a unui sol cultivat este o sarcină importantă a Biologiei solului agricol. Preocupări pentru evaluarea fertilităţii solului, prin analize de laborator, au existat încă de la începutul secolului 20, la circa 25 de ani de la începuturile microbiologiei solului. Waksman (1932) îl citează pe Russel (1905), care afirma că fertilitatea solului şi nivelul proceselor de oxidare în sol sunt influenţate de unii factori, în aşa măsură, încât s-a sugerat că nivelul oxidării în sol ar putea fi folosit ca o măsură a fertilităţii solului. Oxidarea este mai mare în solurile fertile decât în cele nefertile, mai mare în stratul de la suprafaţa solului decât în subsol. Waksman (1922) însuşi a propus ca indice al fertilităţii solului activitatea amonificatoare a solului. Majoritatea cercetărilor de microbiologie a solului erau orientate

spre a determina nivelul de populare a solului cu microorganisme şi a unor capacităţi de biotransformare, de reciclare a materiei organice şi a elementelor de nutriţie, exprimând nivelul de viaţă dintr-un anumit tip de sol. Abia spre sfârşitul secolului XX au început să apară încercări de analiză mai complexă a solului şi de propunere a unor indicatori cantitativi pentru unele însuşiri ale solului agricol, cu care să se estimeze nivelul fertilităţii solului, fără a fi nevoie de a se exprima prin nivelul producţiei agricole (mult prea dependente de intervenţia tehnică a omului). Astfel, Beck (1981) a elaborat un indicator al fertilităţii solului, exprimat printr-o formulă de acest tip: Numărul enzimatic = 0,2 (mg TPF + (nr.catalază : 10) + (�g fenol : 40)+ (mg amino-N:2) + (nr.amilază:20) (1) în care: - 0,2 este un coeficient de proporţionalitate; - TPF este trifenilformazan, substanţă măsurată spectrofotometric după activitatea

dehidrogenazei asupra solului suplimentat cu TTC (trifenilte-trazoliu clorat); - cifrele din paranteze sunt câturi de ponderare a valorilor absolute rezultate din analizele

specifice, enzimatice. În acelaşi an, Ştefanic (1981) a propus o altă formulă pentru calcularea unui indicator biologic al fertilităţii solului: IBF = (AD + kAC) : 2 (2) în care: - IBF este Indicatorul Biologic al Fertilităţii; - AD reprezintă valoarea nivelului activităţii dehidrogenazice; - k este coeficient de proporţionalitate; - AC reprezintă valoarea nivelului activităţii catalazice; - 2 divizor pentru calcularea mediei aritmetice ponderate.

Benedetti (1984) a propus Indicele Biologic al Fertilităţii Solului (IBFS), bazat pe alte capacităţi vitale ale solului: ( 3 ) IBFS = R�10 [(100 - A)+(100-N)] în care: - R este valoarea potenţialului de respiraţie al solului (C-CO2 mg/kg sol s.u.); - A reprezintă valoarea capacităţii de amonificare (%); - N este valoarea capacităţii de nitrificare (%).

Dick (1994) şi Trasar-Cepeda şi colab.(1998) îl citează pe Perucci (1992), care a propus pentru determinarea nivelului de fertilitate a solului un coeficient de hidroliză (HC), bazat pe raportul între micromoli de fluorescein diacetat hidrolizată de sol şi micromoli de total fluorescein diacetat adăugată solului pentru analiza activităţii. Ştefanic şi colab. (2001), în baza definiţiei fertilităţii solului, formulată de Ştefanic (1994 a şi b), consideră că solul, ca orice organism viu, este un sistem organizat complex şi

aceasta este explicaţia de ce fertilitatea sa, ca o însuşire fundamentală obiectivă şi inseparabilă, nu poate fi caracterizată şi evaluată numai printr-una sau câteva însuşiri. Ştiinţele medicale oferă un astfel de exemplu, cum sănătatea şi efortul omului ar putea fi supravegheate şi evaluate. Acestea sunt estimate numai prin teste variate care descriu, la un moment dat, multe din manifestările omului. În cazul solului, s-a acţionat în acelaşi fel. Metoda elaborată de Ştefanic (1994 a, b), pentru evaluarea nivelului fertilităţii solului, îmbunătăţită ulterior (Ştefanic şi colab. (1997; 2001), reprezintă o variantă a taxonomiei numerice, recunoscând importanţa egală a însuşirilor solului, care reflectă nivelul fertilităţii sale. Considerând multitudinea proceselor din sol, acumulările şi manifestările, au fost luate în seamă numai acelea pentru care există metode obiective de analiză. Sugerăm, pentru exemplificare, principalele teste de laborator pentru estimarea fertilităţii solului (tabelul 11.1). În continuare, în tabelul 11.2, se prezintă rezultatele obţinute la testarea unor soluri din România, exprimate în valori absolute şi apoi transformate în valori relative (procentuale) prin formula generală (4):

Potenţialele fiziologice şi enzimatice şi conţinuturile chimice necesare pentru

determinarea fertilităţii solului Principalele potenţiale fiziologice (Main physiological potentials)

Principalele potenţiale enzimatice (Main enzymical potentials)

Conţinuturile principale chimice (Main chemical contents)

1. Respiraţia 2. Biomasa 3. Celulozoliza 4. Fixarea liberă a N2 5. Proteoliza 6. Amonificarea 7. Nitrificarea

1. Catalaza 2. Zaharaza 3. Ureaza 4. Fosfataza totală

1. Humus 3. Carbon extractabil 3. Acizi huminici (Cah) 4. Acizi fulvici (Caf %) 5. Azot total (Nt %) 6. Fosforul organic (PO %) 7. Reacţia chimică a solului 8. Saturaţia cu baze (V%)

(4) X% = Xa � 100 : VEM în care: - Xa este valoarea absolută obţinută la testarea probei de sol; - VEM reprezintă Valoarea Empirică Maximă luată ca referinţă pentru transformarea în

procente a rezultatelor de la testare. Această valoare, uşor mărită, pentru a nu fi depăşită de rezultatele testărilor curente, s-a extras dintre valorile cele mai mari obţinute practic, de noi, în analizele efectuate asupra solurilor din România. Pentru a fi mai bine înţeles modul de lucru, precizăm că pentru fiecare tip de testare (respiraţie, celulozoliză, catalază, zaharază etc.), există o VEM de referinţă (faţă de care se calculează valoarea procentuală a testului).

Valorile relative (%) ale rezultatelor analitice sunt considerate Indicatori Specifici Primari (ISP %) după cum urmează: Respiraţia (R) şi Celulozoliza (C) sunt parametri-biotici sau vitali; Catalaza (K), Zaharaza (Z), Ureaza (U) şi Fosfataza (F) sunt parametri enzimatici sau biochimici; Humusul (Ct), Carbonul extractabil (Ce), şi Carbonul din acizi huminici (Cah), Azotul organic total (Nt), Fosforul organic (Fo) şi Reacţia chimică în apă distilată (pH) sunt parametri agrochimici.

Valorile absolute şi relative ale potenţialului de respiraţie (mg CO2/ 100 g de sol s.u./24 de ore de incubare) şi ale potenţialului celulozolitic (celuloză degradată din 100 g pânză de bumbac s.u., în 18 zile de incubare) şi Indicatorul Potenţialului Activităţii Vitale (IPAV % ) pentru diferite soluri din România

Tipul de sol (Soil type)

Teste biotice - Valori absolute (Biotical tests-

absolute values)

Indicatori Specifici Primari (Primary

Specific Indicators) (ISP%)

Indicator Specific Modular (Modular Specific Indicator) (IVAP %)

Respiraţia Respiration (R)

CelulozolizaCellulozolyse

(C)

R% C%

Cernoziom calcaric (Czka) b 33,45 b 40,0 22,30 40,00 c 31,15 Cernoziom cambic (CZcb) a 40,70 a 47,3 27,13 47,30 b 37,21 Cernoziom argic (Czar) a 45,30 a 59,4 30,20 59,40 a 44,80 Preluvosol roşcat (ELrş) b 33,50 b 39,7 22,33 39,70 c 31,o1 Luvosol albic (LVab) c 13,90 c 15,3 9,27 15,30 e 12,28 Luvosol albic (LVab) a 39,80 c 13,9 26,53 13,00 d 20,22 Valoarea Empirică Maximă (Maximal Empiric Value) (VEM)

150 100

DL P 5% 3,2 7,4 3,33 (LDP ) 1% 4,2 9,8 4,43 0,1% 5,5* 12,7* 5,76*

DLP, utilizat pentru comparaţie *(LDP used for comparation) Indicatorii Specifici Primari (ISP%) sunt reuniţi, sub formă de medie aritmetică a grupei specifice, în: Indicatori Sintetici Modulari (ISM %). Aceştia includ: - Indicatorul Potenţialului Activităţii Vitale (IPAV%); - Indicatorul Potenţialului Activităţii Enzimatice (IPAE %) şi - Indicatorul Sintetic Biologic (ISB%) care rezultă din (IPAV% + IPAE%):2; - Indicatorul Modular Chimic (IMC%); - Indicatorul Nivelului Energetic şi Trofic (INVET%), care rezultă din: (ISB% +IMC%):2

şi - Indicatorul Pedo-Genetic (IPG %). In final se calculează Indicatorul Sintetic al Fertilităţii Solului (ISFS %), astfel: (5) ISFS % = ( INVET% + IPG% ) : 2

In continuare, prezentăm formulele necesare pentru determinarea indicatorilor, precum şi tabelele cu rezultatele iniţiale prelucrate şi gruparea, pe baze de calcul statistic, a variantelor de sol, în grupe distincte de fertilitate. In formulele de calculare a indicatorilor se introduc valorile procentuale. Clasificarea rezultatelor la testare, în grupe de valori statistic-egale, s-a făcut pe baza analizei varianţei şi a Diferenţei Limită (DL) - cu 3 trepte de exigenţă ( P 5%, 1% şi 0,1%),

după un procedeu inspirat după testul Turkey. Literele din faţa numerelor reprezintă grupa din care face parte numărul. Ordinea de mărime a rezultatelor (numerelor) scade cu ordinea literelor din alfabet. Astfel grupa cea mai mare este notată cu litera a.

1. Evaluarea potenţialului vital al solului

Indicatorul Potenţialului Activităţii Vitale (IPAV%) este determinat conform formulei (6):

IPAV% = (R + C) : 2 (6)

în care: - R este respiraţia (%); - C - celulozoliza (%); - 2 - divizor pentru aflarea mediei aritmetice. - IPAV % se găseşte în tabelul 11.2.

Formula 6 poate însuma şi alţi termeni, dacă au fost efectuate şi alte analize, cum ar fi, de exemplu: biomasa microbiană a solului (%), potenţialul de fixare a N2 atmosferic, numărul de bacterii nitrificatoare etc. Valoarea analitică şi interpretativă a indicatorului IPAV% ar creşte foarte mult dacă s-ar determina potenţialul de biomasă microbiană a solului. Acest potenţial ar avea avantajul că se referă direct la acumularea biomasei şi nu la potenţialul de respiraţie, care în anumite situaţii din sol, sau de intervenţie antropică, poate fi o măsură a potenţialului de mineralizare şi nu de acumulare de biomasă. Problema actuală a metodologiei analitice de laborator este că metodele de determinare a biomasei microbiene a solului nu sunt suficient de bine orientate spre scopul dorit. Multe metode nu fac altceva decât să transforme potenţialul de respiraţie, printr-un coeficient de echivalare în valori de biomasă. Dar coeficientul de echivalare transferă şi defectele de interpretare ale potenţialului de respiraţie. Ne exprimăm convingerea că metoda de determinare a biomasei microbiene din sol, care urmăreşte creşterea cantităţii de ATP (acid adenozintrifosfat) în timpul incubării probei de sol, poate corespunde, cu adevărat, potenţialului de creştere a biomasei solului, reprezentând randamentul neoformării de masă microbiană în sol, element decisiv pentru acumularea humusului şi creşterea fertilităţii solului. Cercetările lui Powlson şi colab. (1984) demonstrează că în experienţele efectuate în Anglia, Danemarca şi Australia, prin introducerea diferitelor materiale organice, vegetale, în sol, timp de mulţi ani, creşterea cantităţii de biomasă microbiană în sol a fost cu 11-37% mai mare decât creşterea carbonului organic. Deci, testul creşterii potenţialului de biomasă din sol este mai sensibil decât cel de determinare a humusului (materiei organice totale).

2. Evaluarea potenţialului enzimatic al solului

Calcularea Indicatorului Potenţialului Activităţii Enzimatice (IPAE %) se face conform formulei (7): (7) IPAE % = (K + Z + U + F) : 4 în care: - K - catalaza (%), - Z - zaharaza (%), - U - ureaza (%), - F - fosfataza totală (%). In formula (7) se mai pot introduce şi rezultatele testării

potenţialului oxidativ al solului prin enzimele peroxidaza şi polifenoloxidaza, după cum consideră necesar laboratorul de analiză a stării de fertilitate a solului. IPAE % se găseşte în tabelul urmator.

Valorile absolute şi relative pentru următoarele potenţiale enzimatice ale solurilor: catalaza (cm3O2 / minut / 100 g sol s.u.); zaharaza (mg /glucoză / 24 ore / 100 g sol s.u.);

ureaza (mg NH4+ / 24 ore / 100 g sol s.u.); fosfataza totală (mg P / 24 ore / 100 g sol s.u.) şi

Indicatorul Potenţialului Activităţii Enzimatice (IPAE %) Teste enzimatice - Valori absolute (Enzymic tests-Absolute values)

Tipul de sol (Soil type) Catalaza Catalase

(K)

Zaharaza Zaccharase

(Z)

Ureaza Urease

(U)

Fosfataza Phosphatase

(F) Cernoziom tipic (CZ ti) a 1607 b 2744 c 35,8 b 2,81

Cernoziom cambic (CZcb) b 737 b 2320 a 81,1 a 5,60 Cernoziom argic (CZar) b 870 d 945 c 32,4 b 2,39 Preluvosol roşcat ELrş) c 313 e 699 e 18,2 b 2,36 Luvosol albic (LVab) c 364 d 967 d 30,3 b 3,14 Luvosol albic (LVab) d 71 c 1882 b 43,3 b 2,64

Valoare Empirică Maximă (Maximal Empiric Value)

(VEM)

2000 3500 150 25

Diferenţa Limită (DL) P 5%

85 71 2 0,71

1% 113 94 3 0,95 0,1% 147* 122* 4* 1,23*

Indicatori Specifici Parţiali (ISP%) - Valori relative (Partial Specific Indicators (PSI %) – Relative values)

K% Z% U% F% IPAE% Cernoziom tipic (CZ ti) 80,35 78,40 23,87 11,24 a 48,46 Cernoziom cambic (CZcb) 36,85 66,29 54,07 22,40 a 44,90 Cernoziom argic (CZar) 43,50 27,00 21,60 9,56 b 25,41 Preluvosol roşcat ELrş) 15,65 19,97 12,13 9,44 d 14,30 Luvosol albic (LVab) 18,20 27,63 20,20 12,56 c 19,65 Luvosol albic (LVab) 3,55 53,77 28,87 10,56 b 24,19 Diferenţa Limită (DL) P 5%

2,32

1% 3,08 0,1% 4,01*

* Diferenţe Limită folosite la departajarea în grupe semnificative de valoare (Limite Differences used to separation in signifiant groups of values) Calcularea Indicatorului Sintetic Biologic (ISB%) se face conform formulei (8):

(8) ISB % = (IPAV% + IPAE%):2