Pedologia.pdf

1

CUPRINS CAPITOLUL 1

1.1 Situaia fondului funciar 4 1.4 Rolul pedologiei n ecosistemele terestre.. 5

CAPITOLUL 2 Principalii factori pedogenetici...............................................................

7 2.1 Roca ca factor pedogenetic 8 2.2 Rolul climei n pedogenez....... 8 2.3 Organismele vegetale i animale... 8 2.4 Rolul reliefului n procesul de pedogenez ...... 10 2.5 Apa freatic i stagnant 11 2.6 Factorul antropic n procesul de pedogenez. 11

CAPITOLUL 3 Formarea i alctuirea prii minerale a solului

13 3.1 Originea i compoziia litosferei 13 3.2 Dezagregarea..... 14 3.3Alterarea..... 16 3.4 Produsele rezultate n urma proceselor de dezagregare i alterare.... 19

CAPITOLUL 4 Formarea i alctuirea prii organice a solurilor.

21 4.1 Procesele de descompunere a materiei organice... 23 4.2 Principalele tipuri de humus.. 24 4.3 Rolul humusului 24

CAPITOLUL 5 Formarea i alctuirea profilului de sol.

26 5.1 Procese pedogenetice de difereniere a orizonturilor. 26

CAPITOLUL 6 Proprietile chimice ale solurilor.. 6.1 Soluia solului

30 30

6.2. Coloizii solului.. 31 6.3 Capacitatea de schimb cationic a solurilor 32 6.4 Indicatori utilizai la caracterizarea schimbului ionic 32 6.4.1 Adsorbia cationic. 32 6.4.2 Adsorbia anionic.. 33 6.5 Reacia solului... 34 6.5.1 Importana reaciei solului.. 35 6.5.2 Capacitatea de tamponare a solului 36

CAPITOLUL 7 Principalele nsuiri fizice ale solului. 7.1 Textura solului..

38 38

7.1.1 Clasele texturale ale solului.... 39 7.1.2 Importana texturii solului.. 39 7.2 Structura solului. 40 7.2.1 Principalele tipuri de structur 41 7.2.2 Formarea i degradarea structurii solului... 42 7.3 Densitatea solului... 42 7.4 Densitatea aparent.... 43 7.5 Porozitatea solului..... 44 7.6 Gradul de tasare..... 44 7.7 Compactarea solului...... 45 7.8 Rezistena la penetrare............... 46 7.9 Rezistena la lucrrile solului......................................................................................... 46

CAPITOLUL 8 Proprieti hidrofizice, termice i de aeraie a solului........

49

2

8.1 Apa din sol..................................................................................................................... 49 8.1.1 Forele care acioneaz asupra apei din sol. 49 8.1.2 Potenialul apei din sol i suciunea solului.... 50 8.1.3 Curba caracteristic a umiditii..... 51 8.1.4 Indicii hidrofizici ai solului.... 53 8.1.5 Permeabilitatea solului pentru ap. 56 8.1.6 Pierderea apei din sol.................................................................................................. 57 8.1.7 Regimul hidric al solului............................................................................................ 57 8.1.8 Principalele tipuri de regim hidric.............................................................................. 58 8.2 nsuirile termice ale solului ..... 59 8.2.1 Importana regimului termic................... 60 8.3 Aerul din sol 60

CAPITOLUL 9 Clasificarea solurilor...

62 9.1 Clasificarea solurilor n Romnia...... 62 9.2 Structura Sistemului Romn de Taxonomia Solurilor...... 62

CAPITOLUL 10 Clasa Protisoluri....

68 10.1 Litosolurile. 68 10.2 Regosolurile... 69 10.3 Psamosolurile. 70 10.4 Aluviosolurile. 71 10.5 Entiantrosolurile. 73

CAPITOLUL 11 Clasa Cernisoluri...

75 11.1 Kastanoziomurile 75 11.2 Cernoziomurile 76 11.3 Faeoziomurile. 78 11.4 Rendzinele.. 79

CAPITOLUL 12 Clasa Umbrisoluri...

81 12.1 Nigrosolurile.... 81 12.2 Humosiosolurile... 82

CAPITOLUL 13 Clasa Cambisoluri... 13.1 Eutricambosoluri..

84 84

13.2 Districambosolurile.. 85

CAPITOLUL 14 Clasa Luvisoluri...

88 14.1 Preluvosolurile. 88 14.2 Luvosolurile. 89 14.3 Planosolurile.... 91 14.4 Alosolurile... 92

CAPITOLUL 15 Clasa Spodisoluri.

95 15.1 Prepodzolurile.. 95 15.2 Podzolurile... 96 15.3 Criptopodzolurile. 97

CAPITOLUL 16 Clasa Pelisoluri...

100 16.1 Pelosolurile.. 100 16.2 Vertosolurile.... 101

3

CAPITOLUL 17 Clasa Hidrisoluri.

104 17.1 Gleiosolurile 104 17.2 Stagnosolurile.. 106 17.3 Limnosolurile... 107

CAPITOLUL 18 Clasa Salsodisoluri..

109 18.1 Solonceacurile.. 109 18.2 Soloneurile.. 111

CAPITOLUL 19 Clasa Histisoluri..

114 19.1 Histosolurile. 114 19.2 Foliosolurile. 115

CAPITOLUL 20 Clasa Antrisoluri.

117 20.1 Erodosolurile... 117 20.2 Antrosolurile.... 118

CAPITOLUL 21 Cartarea i Bonitarea terenurilor agricole. 21.1 Noiuni de bonitarea solurilor i terenurilor agricole..........

120 120

21.2 Indicatorii de bonitare...... 120 21.3 Potenarea notelor de bonitare prin aplicarea lucrrilor de mbuntiri funciare i a unor tehnologii curente ameliorative.

122

4

CAPITOLUL 1

SITUAIA FONDULUI FUNCIAR

Cuvinte cheie: fond funciar, factori restrictivi, funciile solului

Obiective: - Cunoaterea fondului funciar al Romniei - Cunoaterea principalilor factori restrictivi ai solurilor - Care sunt principalele funcii ale solurilor

Rezumat

Suprafaa total a Romniei este de 23.839.100 ha, din care 14.730.700 ha o reprezint terenurile agricole, 6.790.600 ha pduri i alte terenuri cu vegetaie forestier, 627.400 ha construcii, 388.400 ha drumuri i ci ferate, 879.300 ha ape i bli i 422.700 ha alte suprafee. Suprafaa agricol reprezint 61,79% din teritoriul Romniei din care rezult o pondere de 0,65 ha pe cap de locuitor din suprafaa total, iar suprafaa arabil ocup 39,39% din teritoriu cu 0,41 ha pe cap de locuitor.

Suprafaa agricol este de 14.730.700 ha din care 9.358.100 ha terenuri arabile, 3.322.800 ha pune, 1.512.000 ha fnee, 281.100 ha vii i pepiniere viticole, 256.700 ha livezi i pepiniere pomicole.

n ultima perioad se petrec schimbri evidente n ceea ce privete utilizarea terenurilor, prin scderea suprafeelor ocupate cu pduri, cu livezi i a suprafeelor arabile, creteri nregistrndu-se n cazul terenurilor ocupate de fnee i cu vi de vie. Creterea suprafeei terenurilor scoase din circuitul agricol n ultimul timp, a determinat o mrire substanial a terenurilor ocupate cu construcii, drumuri i ci ferate. Se impune reconstrucia ecologic a terenurilor degradate sau afectate de diferii factori restrictivi naturali (clim, topografie, condiii edafice) sau antropici, ca urmare a utilizrii neraionale a solurilor sau ca urmare a influenei industriei prin procesele de poluare. Datele obinute n cadrul Sistemului Naional de Monitoring al Calitii Solului au evideniat c circa 12 milioane ha terenuri agricole, din care circa 7,5 milioane ha terenuri arabile sunt afectate de unul sau mai muli factori restrictivi.

Principalii factori restrictivi ai produciei agricole (Dumitru, 2002)

Tabelul 1.1 Nr. crt.

Factorul restrictiv Suprafaa (mii ha)

1 Seceta frecvent 7.100 2 Excesul periodic de ap 3.781 3 Eroziunea hidric a solului 6.300 4 Eroziunea eolian 378 5 Salinizarea solului 614 6 Aciditatea puternic i moderat 3.437 7 Carene n microelemente (zinc) 1.500 8 Poluarea chimic a solului 900 9 Poluarea cu petrol i ap srat 50 10 Degradri prin diferite lucrri de excavare 30 11 Depunerea de reziduuri 18

La aceti factori restrictivi se adaug scderea continu a gradului de aprovizionare al solului cu elemente nutritive (azot, fosfor, potasiu) i scderea coninutului n humus al solurilor. Foarte multe suprafee ale terenurilor agricole sunt afectate de mai muli factori restrictivi cu repercursiuni asupra produciei, calitii acesteia i creterii costului de producie. Pe 72,6% din terenurile agricole din

5

clasele de calitate II-V sunt necesare investiii foarte mari pentru ameliorarea terenurilor i nlturarea factorilor restrictivi ai capacitii de producie a solurilor (Dumitru, 2002).

ROLUL PEDOLOGIEI N ECOSISTEMELE TERESTRE

n natur ca i n societatea uman, solul ndeplinete importante funcii globale, care sunt eseniale pentru asigurarea existenei pe Terra, prin acumularea i furnizarea de elemente nutritive i energie organismelor vii i prin asigurarea celorlalte condiii favorabile dezvoltrii acestor organisme.

2. Funcia ecologic: - contribuie la reglarea compoziiei atmosferei i a hidrosferei prin participarea solului

la circuitul elementelor chimice i respectiv al apei n natur; - contribuie la stabilitatea reliefului, protejnd stratele adnci ale scoarei terestre; - prezint rol de atenuare a variaiilor brute ale unor caracteristici ale solului, reglnd

condiiile de dezvoltare ale plantelor; - acioneaz ca un filtru de protecie, prevenind contaminarea apelor freatice cu diferite

substane poluante; - prezint rol de sistem epurator de substane organice strine sau de microorganisme

patogene ajunse n sol; - asigur condiiile de protecie, funcionare i evoluie normal a biosferei; - determin protecia genetic a unor specii i implicit a biodiversitii; - reprezint habitatul de dezvoltare al organismelor din sol.

3. Funcia economic: - contribuie la producerea de fitomas care servete ca materie prim de baz pentru

producerea de alimente, mbrcminte, combustibil etc., prin intermediul funciilor solului de rezervor i furnizor continuu de ap i nutrieni care-i confer proprietatea cea mai important respectiv fertilitatea solului;

- rol n regenerarea capacitii de producie a ecosistemelor, prin contribuia esenial la circuitul elementelor chimice n natur (prin mineralizarea materiei organice).

4. Funcia energetic: - acumularea de energie chimic rezultat prin convertirea energiei solare prin procesul

de fotosintez n substane organice i acumularea parial a acestora n sol sub form de humus. Aceast energie se poate elibera n sol prin procesul de descompunere (mineralizare) a substanelor organice;

- face intermedierea schimbului de energie i substane ntre litosfer i atmosfer; - rol de absorbie a radiaiei solare i transferul de cldur ctre atmosfer.

5. Funcia industrial: - prezint un rol important n infrastructur pentru diferite construcii i instalaii,

drumuri, autostrzi, aerodromuri, stadioane etc., sau spaiu de instalare de cabluri i conducte subterane;

- asigur materii prime pentru diferite ramuri industriale (argil, nisip, lut etc.). 6. Funcia informatic:

- semnal pentru declanarea unor procese biologice sezoniere;

SOLUL

ECOLOGIC

ECONOMIC INDUSTRIAL

ENERGETIC

INFORMATIC

6

- nregistreaz i reflect fidel, etapele din evoluia istoric prin pstrarea unor caractere relicte sau a unor relicve arheologice.

Solul prezint un rol esenial n funcionarea normal a ecosistemelor terestre i acvaterestre, reprezentnd o uzin imens, la scar mondial permanent productoare, prin procese automorfe, de fitomas care constituie baza dezvoltrii organismelor heterotrofe, inclusiv a omului. Fr asigurarea de ctre fitomas a nutriiei cu hidrai de carbon, proteine i ali compui, ca i a energiei necesare, viaa pe glob nu ar exista i nu s-ar putea derula (Florea, 2003).

Prin funciile pe care le ndeplinete, solul reprezint una din cele mai valoroase resurse naturale, folosit de om pentru a obine produsele vegetale de care are nevoie. Solul, ca i corpurile acvatice, alctuiesc cele mai importante medii pentru producia de biomas.

Fiind folosit de om n procesul produciei vegetale, solul reprezint totodat un mijloc de producie, principalul mijloc de producie n agricultur i silvicultur, acesta fiind o resurs regenerabil, atta timp ct utilizarea sa de ctre om nu influeneaz negativ funcionalitatea acestuia.

ntrebri: 1.Care este fondul funciar al Romniei ? 2. Care sunt factorii restrictivi ai solurilor din Romnia? 3. Care sunt principalele funcii ale solului? 4. Ce reprezint funcia ecologic a solurilor? 5. Ce reprezint funcia economic a solurilor?

Bibliografie: 1. Blaga Gh., Filipov F., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., 2005 - Pedologie, Editura

AcademicPress, Cluj Napoca; 2. Blaga Gh., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., 1996 - Pedologie, Editura Didactic i Pedagogic

RA, Bucureti; 3. Chiri C., 1974 - Ecopedologie cu baze de pedologie general. Editura Ceres, Bucureti; 4. Mihalache M, 2006 Pedologie geneza, proprietile i taxonomia solurilor. Editura Ceres,

Bucureti 5. Mihalache M. Ilie L., 2008 Pedologie Solurile Romniei, Editura Dominor, Bucureti; 6. Udrescu S, Mihalache M., Ilie L., 2006 ndrumtor de lucrri practice privind evaluarea

calitativ a terenurilor agricole, AMC USAMV Bucureti

7

CAPITOLUL 2

PRINCIPALII FACTORI PEDOGENETICI

Cuvinte cheie: pedogenez, factori de solificare, sol, material parental

Obiective: - Cunoaterea factorilor pedologici care influeneaz formarea profilului de sol - Influena climei asupra formrii i evoluiei solurilor - Rolul organismele vegetale i animale asupra solurilor - Intelegerea rolului apelor freatice i stagnante asupra nveliului de sol - Cunoaterea modului de formare a solului sub influena reliefului i materialului

parental - Cunoaterea influenei factorului antropic asupra formrii solului

Rezumat Factorii pedogenetici sunt componeni ai mediului nconjurtor a cror aciune au contribuit la

formarea nveliului de sol. Formarea solului este condiionat de aciunea complex a factorilor pedogenetici care acioneaz ntre partea superioar a zonei de contact dintre litosfer cu biosfera, atmosfera i hidrosfera. Rolul principal n formarea nveliului de sol l au urmtorii factori pedogenetici: roca, clima, relieful, vegetaia i fauna, apa freatic i stagnant, timpul i activitatea antropic. Toi aceti factori sunt n strns interdependen i au declanat procesele de pedogenez care au condus la formarea nveliului de sol. Solul nu se poate forma i nu poate evolua n cazul n care unul din aceti factori nu acioneaz n procesul de pedogenez.

2.1 ROCA CA FACTOR PEDOGENETIC

n procesul de pedogenez roca influeneaz prin proprietile fizice, compoziia mineralogic i chimic, care se regsete i n partea mineral a solului. Procesele pedogenetice se desfoar diferit n funcie de caracteristicile rocilor, astfel solificarea decurge mult mai lent n cazul rocilor magmatice compacte (granit, gabrou, andezit, riolit) comparativ cu rocile sedimentare unde solificarea se desfoar ntr-un ritm rapid i pe o adncime mai mare. Astfel solurile din zona de step i silvostep formate pe roci sedimentare (loess, argile, nisipuri) au un profil mult mai mare, dect solurile din zonele de deal i munte unde datorit rocilor compacte profilul este mai redus. Pe rocile compacte, acide se formeaz soluri debazificate cu textur grosier, cu o permeabilitate ridicat, srace n humus i n elemente nutritive.

Solurile formate pe roci bazice sunt soluri rezistente la debazificare cu permeabilitate redus, cu un coninut ridicat de materie organic i o fertilitate ridicat. Un exemplu de influena a rocii asupra formrii solurilor l constituie rocile ultrabazice (calcare, dolomit, gips), care indiferent de zona

S O L U L

Vegetaia Fauna

Relieful

Roca Apa freatic i stagnant

Clima

Activitatea antropic

Timpul

8

n care se ntlnesc duc la formarea Rendzinelor. Alte roci determin caracteristici particulare n cazul unor soluri ca de exemplu marnele (Faeozim marnic), sau calcare bogate n oxizi de fier (Eutricambosol rodic). Exist situaii n care roca nu are un rol hotrtor n geneza solurilor, dar toate caracteristicile importante ale solurilor depind de cele ale materialului parental. n cazul solurilor formate pe loess acestea au o textur mijlocie, caracteristicile morfologice sunt bine reprezentate i prezint o fertilitate foarte ridicat, la polul opus aflndu-se solurile formate pe nisipuri (Psamosolurile) care prezint o fertilitate redus datorit proprietilor materialului parental pe seama crora s-au format. Distribuia rocilor determin i uniformitatea nveliului de soluri, de aceea cu ct acestea sunt mai uniforme cu att solurile prezint o uniformitate mai ridicat.

2.2 ROLUL CLIMEI N PEDOGENEZ

Clima acioneaz n procesul de pedogenez att direct ct i indirect prin intermediul vegetaiei a crei dezvoltare i distribuie este influenat de parametrii climatici (temperatura i precipitaiile). Temperatura influeneaz intensitatea proceselor care au loc n sol: alterarea, mineralizarea i humificarea resturilor vegetale, procesele de adsorbie, evapotranspiraia etc. Descompunerea resturilor vegetale n zona de step, se manifest cu o intensitate mult mai mare comparativ cu zonele mai reci, unde descompunerea este mult mai lent, resturile organice fiind nedescompuse sau parial descompuse. Temperatura influeneaz i activitatea organismelor i microorganismelor din sol. n general bacteriile, prefer un mediu mai cald comparativ cu ciupercile, care contribuie la descompunerea resturilor vegetale n zone mai reci. Toate aceste procese sunt n strns legtur i cu precipitaiile, care acioneaz prin percolare, stagnare i scurgere, producnd diferite procese care influeneaz pedogeneza solurilor. Se constat o cretere a coninutului de argil odat cu creterea precipitaiilor. Un rol important al precipitaiilor se nregistreaz n cazul percolrii carbonatului de calciu pe profilul de sol n zonele aride, unde se formeaz Kastanoziomurile carbonatul de calciu ntlnindu-se de la suprafaa solului. Odat cu creterea precipitaiilor acesta este levigat pe profilul de sol, astfel c n zonele cu precipitaii de peste 650 mm carbonatul de calciu nu se mai ntlnete pe profilul de sol. Climatul are o mare influen asupra proceselor de eroziune eolian i hidric a solurilor prin principalele sale componente vntul i apa. n ara noastr pentru caracterizarea climatului se utilizeaz Indicele de Martonne (Iar) sau indicele de ariditate:

Iar = 10+T

P

P - precipitaii medii multianuale T - temperaturile medii multianuale Indicele de ariditate prezint urmtoarele valori n condiiile climatice din ara noastr: n jur de 17 n zona de step, 50 n zona de pdure i peste 80 n zona montan.

2.3 ORGANISMELE VEGETALE I ANIMALE Solurile nu se pot forma n lipsa factorului biotic, i anume vegetaia. Totui acest factor nu poate fi considerat ca variabil independent deoarece este determinat de clim, sol i condiiile locale (Florea, 2004). Vegetaia influeneaz formarea solului prin furnizarea de materie organic solului, contribuind la acumularea humusului n sol att n ceea ce privete cantitatea ct i calitatea acestuia. Astfel, n zonele de step pe seama descompunerii resturilor vegetale provenite de la vegetaia ierboas bogat n elemente bazice, cantitatea de humus rezultat este mai mare, acesta fiind alctuit din acizi huminici care imprim solurilor o culoare nchis. Solurile formate sunt bogate n humus i elemente bazice care determin un grad nalt de fertilitate (Cernoziomurile). Solurile formate n zonele de pdure sunt caracterizate printr-o mare aciditate, coninut sczut n elemente nutritive, materia organic este slab humificat (se formeaz humus brut) iar activitatea biologic este redus (Districambosolurile). Foarte important este i proveniena resturilor vegetale, deoarece sub vegetaia provenit din pdurile de foioase, acestea antreneaz de dou-trei ori mai multe elemente nutritive comparativ cu resturile vegetale provenite din pdurile de conifere.

9

Vegetaia are un rol hotrtor asupra distribuiei nveliului de sol deoarece dup schimbarea asociaiilor vegetale se pot stabili limitele de soluri n teritoriu. n general vegetaia acioneaz n procesul de solificare ntr-un timp foarte ndelungat, schimbarea asociaiilor vegetale producndu-se mult mai rapid dect schimbarea nveliului de sol. Activitatea faunei din sol prezint alturi de vegetaie, o influen foarte mare n procesul de pedogenez al solurilor. Fauna existent n sol a fost grupat n funcie de mrime n microfauna (animale cu dimensiuni 80 mm). D.C. Coleman i D.A. Crossley, (1996) au stabilit influena faunei n circuitul nutrienilor i rolul exercitat de acestea n procesul de structurare al solului dup cum urmeaz (tabelele 2.1 i 2.2):

Rolul faunei n formarea solului Tabelul 2.1

Ciclul nutrienilor Constituia solului

Microflora (Bacteriile i ciupercile)

Catabolizeaz materia organic. Mineralizeaz i imobilizeaz nutrienii.

Produce compui organici care consolideaz agregatele solului

Hifele cimenteaz particulele n agregate structurale

Microfauna Regleaz populaiile de bacterii i ciuperci. Modific circuitul nutrienilor

Pot afecta agregatele structurale prin actiunea microflorei

Mezofauna

Regleaz populaiile de ciuperci i microfauna. Fragmenteaz resturile vegetale.

Produce granule reziduale, creeaz biopori i declaneaz procesul de humificare

Macrofauna

Fragmenteaz resturile vegetale

Combin particulele minerale cu cele organice. Distribuie microorganismele i materia organic. Contribuie la declanarea proceselor de humificare

Cele mai reprezentative organisme animale ntlnite n sol Tabelul 2.2

Denumirea Dimensiuni Orizontul

Nematozi

< 1mm Orizontul O, A, B

Artropode < 1mm Orizontul O, A

Ostracozi < 1mm Orizontul O

Acarieni < 1mm Orizontul O, A

Collembole 1-6 mm Orizontul O, A

Viermi 3-15mm Orizontul O, A, B

10

Pduchi de lemn

5-12 mm Orizontul O, A

Insecte 5-20 mm Orizontul O,A

Viermi 100 mm Orizontul A,B,C

Rme 20-200 mm Orizontul O,A,B,C

Un rol foarte important n sol l au rmele care prin activitatea lor duc la acumularea n sol a diferiilor compui specifici. Se consider c anual trec prin tubul digestiv al rmelor o cantitate de sol cuprins ntre 50 i 600 t/ha.

2.4 ROLUL RELIEFULUI N PEDOGENEZ

Relieful influeneaz procesul de pedogenez al solurilor, att direct prin procese de eroziune, alunecri, colmatare, deflaie ct i indirect prin captarea n mod diferit a energiei solare, a apei determinnd procese de solificare diferite. Relieful prin cele trei mari tipuri geomorfologice: macrorelieful, mezorelieful i microrelieful, acioneaz n distribuia solurilor prin repartiia difereniat a cldurii i precipitaiilor odat cu schimbarea altitudinii. Macrorelieful cuprinde cele mai reprezentative forme de relief: cmpie, platou, lanurile muntoase. n zonele montane unde relieful determin o schimbare altitudinal a climei i implicit a proceselor pedogenetice determin o etajare pe vertical a solurilor cu profil scurt i scheletice. Formele de mezorelief i microrelief manifest un rol indirect, n principal prin modificarea condiiilor locale de clim i vegetaie, influennd n mod frecvent condiiile de drenaj al solurilor. n zonele depresionare pe lng apa czut din precipitaii, exist un aport de ap provenit din scurgerile de pe versanii terenurilor nvecinate care determin procese de stagnare a apei la suprafaa solului favoriznd procesele de stagnogleizare. Pe terenurile vlurite datorit aportului diferit de umiditate, nveliul de sol prezint grosimi diferite deoarece apa antreneaz i particule de sol care se depun n prile joase determinnd grosimi diferite ale solului (fig. 2.1). Acumularea de humus este mai redus pe coame unde stratul de sol este mai mic i mai mare n partea inferioar, n comparaie cu carbonatul de calciu care se ntlnete la adncime mai mic n partea superioar i mai mare n partea inferioar.

Fig. 2.1 Grosimea solului pe relief fragmentat

Expoziia versantului determin procese deosebite, prin faptul c versanii sudici beneficiaz de o cantitate de cldur mai mare, evapotranspiraia este mai intens i umiditatea deficitar. n cazul versanilor cu expoziie nordic acetia sunt mai reci, prezint o umiditate mai ridicat iar tipul de sol format este diferit n comparaie cu solul format pe versantul cu expoziie sudic sau sud-vestic. n anul 1935 Milne a studiat modul de formare al solurilor de pe versani i a introdus noiunea de caten. Catena reprezint o secven de soluri situate de-a lungul unui versant. Factorul principal care

Grosimea solului pe teren fragmentat

menta

11

determin aceast secven de soluri este panta care condiioneaz infiltraia apei n sol, de care depinde permeabilitatea, distribuia covorului vegetal, influeneaz scurgerile de suprafa i antrenarea particulelor de sol din partea superioar n partea inferioar a versantului. Pe forme depresionare se acumuleaz o cantitate mai mare de ap i astfel iau natere soluri afectate de exces de umiditate, ca de exemplu preluvosolurile stagnice n timp ce pe terenurile plane n aceleai condiii climatice se formeaz preluvosolurile. n funcie de relief variaz i condiiile de roc, de hidrografie i hidrologie care influeneaz formarea i diversificarea nveliului de sol.

2.5 APA FREATIC I STAGNANT

n general formarea solurilor decurge n condiii normale de umiditate ce caracterizeaz o anumit zon, acestea influennd procesele de eluviere-iluviere a diferiilor compui organici sau minerali, bioacumularea etc. n unele cazuri procesul pedogenetic decurge n condiii de exces de ap, care poate fi de natur pluvial i este ntlnit la terenurile aflate n arii depresionare sau de natur freatic atunci cnd apa freatic se afl la adncimea de unde poate influena profilul de sol. Datorit excesului de umiditate, pe profilul de sol apar culori specifice datorit aeraiei slabe, n care au loc procese de reducere a hidroxizilor de fier i mangan determinnd apariia culorilor albstrui, verzui, cenuii. Aceste proprieti se numesc proprieti reductomorfe iar orizontul format se noteaz cu Gr (gleic de reducere). Atunci cnd alterneaz condiiile de reducere cu cele de oxidare, cum sunt de exemplu zona franjei capilare i orizonturile de suprafa ale solurilor cu niveluri fluctuante ale apei freatice apar culori glbui, ruginii iar orizontul se noteaz cu Go (glei de oxido-reducere). Solurile influenate de apa freatic sunt mai bogate n materie organic, au un orizont humifer mai profund, debazificarea i procesele de eluviere-iluviere sunt reduse iar solurile formate se numesc gleiosoluri. n cazul n care apa freatic conine sulfai, cloruri sau carbonai de sodiu determin mbogirea solului n sruri solubile datorit proceselor de salinizare, solurile formate se numesc solonceacuri. Procesele de alcalizare sunt datorate acumulrii de ioni de sodiu schimbabil n sol (Soloneuri). Proprietile stagnice ale solurilor sunt legate de saturaia determinat de apa stagnant temporar la suprafaa solului sau n partea superioar a profilului de sol. Orizontul format prezint culori vineii, albstrui, verzui cnd apa stagneaz o perioad mai lung de timp iar orizontul se numete stagnogleic (W) iar solurile poart denumirea de stagnosoluri. Atunci cnd apa stagneaz o perioad scurt de timp pe profilul de sol determin apariia culorilor glbui, rocate datorate oxidrii compuilor de fier i mangan, proprietile se numesc hipostagnice, iar orizontul stagnogleizat rezultat se noteaz w.

2.6 FACTORUL ANTROPIC N PROCESUL DE PEDOGENEZ

Activitatea antropic nu este considerat un factor natural pedogenetic, dar datorit aciunii sale omul poate influena direct sau indirect evoluia solurilor. Odat cu intensificarea tehnologiilor agricole de ctre om prin modificarea ecosistemului, solurile au suferit modificri att n sens pozitiv ct i negativ. n urma fertilizrii cu ngrminte organice i minerale a solurilor agricole se reface consumul de nutrieni n sol care au fost ndeprtai odat cu ridicarea recoltei. Introducerea sistemelor de irigaii compenseaz deficitul de ap din punct de vedere climatic dar totodat pot produce creteri ale umiditii n sol i srturarea acestuia ca urmare a utilizrii apei necorespunztoare. Prin nlocuirea sistemelor naturale cu agroecosisteme se modific regimul hidric al solurilor prin nlocuirea vegetaiei naturale cu culturi care pot produce apariia excesului de umiditate dup defriarea pdurilor. Pe versani sunt intensificate procesele de eroziune ale solului sau favorizarea deflaiei eoliene n cazul solurilor nisipoase. n ultima perioad datorit industrializrii accelerate, mari suprafee de soluri sunt afectate mai mult sau mai puin de diferite procese de degradare, n care solurile pot suferi o acidifiere pronunat i o contaminare cu metale grele sau substane chimice provenite din emisiile industriale. Extraciile de petrol pot produce poluri ale solului cu petrol sau ap srat. Cu toate c solul este considerat un sistem depoluator, care acioneaz ca un filtru biologic capacitatea sa de depoluare este limitat. De asemenea, suprafee nsemnate sunt scoase din circuitul

12

agricol pentru exploatri miniere de suprafa, construcii, drumuri etc. care modific ecosistemul zonal. Prin aplicarea msurilor agropedoameliorative omul poate ameliora fertilitatea sczut a solurilor, prin modificarea n sens pozitiv a nsuirilor fizice, chimice i biologice.

ntrebri: 1.Care sunt principalii factori pedogenetici care influeneaz formarea solurilor ? 2. Ce reprezint procesul de pedogenez? 3. Cum evolueaz solurile sub aciunea factorilor climatici? 4. Cum influeneaz roca proprietile solurilor? 5. Care este influena reliefului asupra distribuiei solurilor? 6. Care este influena apelor freatice i stagnante asupra solurilor?




Bucureti; 5. Udrescu S, Mihalache M., Ilie L., 2006 ndrumtor de lucrri practice privind evaluarea


13

CAPITOLUL 3

FORMAREA I ALCTUIREA PRII MINERALE A SOLULUI

Cuvinte cheie: roca, dezagregare, alterare, minerale argiloase

Obiective: a. Cunoaterea compoziiei litosferei b. Cunoaterea principalilor constituieni ai prii minerale a solului c. Influena proceselor de dezagregare asupra rocilor d. Importanta proceselor de alterare asupra parii minerale a solului e. Cunoaterea produilor rezultai n procesele de dezagregare i alterare

Rezumat

n prima faz a solificrii partea superioar a litosferei era alctuit din roci masive, dure rezultate prin rcirea i consolidarea magmei telurice. Aceste roci n timp au fost supuse aciunii factorilor de mediu care au dus n prima faz la dezagregarea rocilor dure n funcie de compoziia acestora. Asupra rocilor mrunite a acionat tot timpul factorul biologic, determinnd transformri fizico-chimice i biochimice care au dus la formarea solurilor. n timp datorit proceselor de dezagregare i alterare au luat natere pricipalii constitueni minerali ai solurilor reprezentai n special prin nisip, praf i argil.

3.1 ORIGINEA I COMPOZIIA LITOSFEREI

Litosfera cuprinde ptura solid de la suprafaa Terrei, avnd o grosime de aproximativ 70-120 de km i este alctuit din minerale i roci (tabelul 3.1). Mineralele sunt substane anorganice solide i omogene din punct de vedere fizico-chimic. Rocile au rezultat prin asocierea pe cale natural ntre dou sau mai multe minerale.

Principalele elemente ntlnite n litosfer, atmosfer, hidrosfer i biosfer (%)

Tabelul 3.1 Elemente Litosfera Atmosfera Hidrosfera Biosfera

Hidrogen 2,9 66,4 49,8 Oxigen 60,4 21 33 24,9 Carbon 0,16 0,03 0,01 24,9 Azot 78,3 0,27 Siliciu 20,5 0,033 Aluminiu 6,2 0,016 Fier 1,9 Calciu 1,9 0,006 0,07 Fosfor 0,08 0,03 Clor 0,33 Sulf 0,04 0,017 0,017

n general sunt foarte puine elemente n stare nativ care intr n alctuirea litosferei, majoritatea se gsesc sub form de combinaii chimice care alctuiesc mineralele. Sunt cunoscute peste 3000 de minerale n litosfer, pondere mai ridicat prezentnd cca. 100 dintre acestea. Mineralele n funcie de compoziia lor au fost grupate n:

1. Clasa elementelor native Sulf (S), Cupru (Cu), Aur (Au), Argint (Ag), Platina (Pt), Diamant (C), etc.

2. Clasa sulfurilor cuprinde combinaii ale sulfului cu diferite metale sau metaloizi. Cele mai reprezentative sunt: pirita (FeS2), blenda (ZnS) i galena (PbS).

14

3. Clasa srurilor haloide cuprinde mineralele rezultate din combinarea halogenilor cu diferite metale sarea gem (NaCl), silvina (KCl), fluorin (CaF2).

4. Clasa oxizilor i hidroxizilor rezult din combinarea metalelor i metaloizilor cu oxigenul sau cu gruparea hidroxil. Cei mai rspndii sunt oxizii de fier: hematitul (Fe2O3), limonitul (FeO[OH] nH2O), oxizii de siliciu-cuarul (SiO2) i oxizii de mangan: piroluzita (MnO2).

5. Clasa srurilor oxigenate cuprinde sruri naturale ale acizilor oxigenai care n funcie de radicalul acidului se grupeaz n:

a. nitraii - sruri ale acidului azotic: salpetru de Chile (NaNO3) i salpetru de India (KNO3);

b. carbonaii - sruri ale acidului carbonic: calcitul (CaCO3), magnezitul (MgCO3) i dolomitul (CaMg(CO)3;

c. sulfaii - sruri ale acidului sulfuric: gipsul (CaSO4 2H2O) i anhidritul (CaSO4); d. fosfaii - sruri ale acidului fosforic: apatita (Ca5F(PO4)3 i vivianitul Fe3(PO4)2

8H2O; e. silicaii - mineralele ce compun aceast clas reprezint circa 90% din volumul total al

litosferei. n general toate rocile magmatice, metamorfice si sedimentare sunt formate pe seama silicailor.

Silicaii au la baza formrii lor, grupri de SiO4, cu configuraie tetraedric, numite tetraedrii de SiO4. Un tetraedru de siliciu privit izolat se prezint ca o grupare ionic avnd un atom de siliciu n centru i 4 ioni de oxigen n coluri (SiO4)4-. La baza structurii silicailor se afl gruparea tetraedric SiO44- legtura Si-O fiind cea mai puternic din toate structurile cristaline cunoscute (fig. 3.1). Stabilitatea acestei grupri este dat de raza mic a ionului de siliciu (0,39) i de raza mare a ionului de oxigen (1,32), rezultnd o mpachetare foarte strns a gruprii SiO44-. Interesant este faptul c ionii se pot nlocui ntre ei, de exemplu Si4- cu Al3+, cu condiia ca volumele lor ionice s fie apropiate i reeaua cristalin s rmn neutr.

Fig. 3.1 Schema tetraedrului de SiO44-

Dup modul n care se angreneaz tetraedrii de SiO44- pot rezulta mai multe tipuri de structuri, cu minerale reprezentative pentru fiecare tip de structur, din care pot fi studiate numai acele minerale care sunt rspndite i care sub o form sau alta, influeneaz procesul de solificare.

3.2 Dezagregarea

Dezagregarea este procesul fizico-mecanic prin care rocile policristaline, coezive, sunt fragmentate n pri mai mici, fr ca natura mineralogic a rocilor s fie afectat. a) Dezagregarea datorit variaiilor de temperatur (dezagregarea termic) Se manifest sub influena razelor solare, care produc nclzirea stratului superior al rocilor acestea dilatndu-se mai mult dect stratele profunde (rocile i mineralele sunt corpuri rele conductoare de cldur care nu se nclzesc uniform de la suprafa spre interior). Dezagregarea datorat variaiilor de temperatur este mai accentuat n zonele de pustiu i n zonele muntoase, unde variaiile diurne de temperatur au o amplitudine mai mare. b) Dezagregarea datorit ngheului i dezgheului (gelivaia) Se produce prin ptrunderea apei n fisurile produse de dezagregarea termic, n cazul apariiei temperaturilor de nghe 00 C sau mai mici. Prin ngheare apa i mrete volumul cu aproximativ 9%, exercitnd presiuni laterale de 2000-6000 kg/cm 2 asupra pereilor i crpturilor contribuind la fragmentri ale rocilor. Acest proces se manifest n zonele nalte cu ngheuri puternice dar i n zona temperat unde exist ngheuri repetate n timpul iernii. c) Dezagregarea sub aciunea biosferei (dezagregare biomecanic)

15

Se desfoar cu intensiti mai reduse comparativ cu dezagregarea termic i se manifest pe arii geografice largi. Acest proces are loc prin ptrunderea rdcinilor plantelor, a cror cretere n lungime i grosime exercit presiuni de 30-100 kg/cm2, producnd mrunirea rocilor la adncime mai mare. De asemenea rdcinile pot secreta anumite substane care prin dizolvare, determin slbirea coeziunii dintre particule. Animalele care triesc n sol (mamifere, viermi, rme, insecte) au o aciune indirect, contribuind la amplificarea dezagregrii prin favorizarea ptrunderii n roc a aerului i a apei. Factorul antropic poate contribui n mod indirect la dezagregarea rocilor prin efectuarea de lucrri de construcii, de drumuri, de exploatare a carierelor i a exploatrilor miniere. d) Dezagregarea sub aciunea apelor curgtoare, a zpezii i a ghearilor Apele curgtoare acioneaz n procesul de dezagregare n mod diferit din bazinul superior ctre cel inferior. Pe cursul superior al rurilor datorit pantelor mari i scurgerilor rapide, predomin procesul de dislocare a rocilor i de mrunire prin izbire, frecare i rostogolire. Pe cursul mijlociu, procesul principal este determinat de transportul materialului erodat prin suspensie, fragmentele cu diametrul mai mic de 0,8 mm i prin trre cel grosier. e) Dezagregarea prin aciunea vntului Vntul se manifest cu intensiti diferite n regiunile n care vegetaia este redus sau lipsete n general n zonele deertice i pe culmile munilor. Aciunea mecanic a vntului cuprinde trei procese distincte:

a. erodarea - produce lefuirea rocilor sub aciunea intensitii vntului ncrcat cu diferite particule de roci. Vntul reuete s lefuiasc excavaiuni de diverse forme i mrimi (ex. Babele, Sfinxul de pe platoul Bucegi, (fig 3.2).

Fig 3.2 Babele Munii Bucegi

b. transportul vntul transport n toate direciile prin rostogolire sau prin aer particule de diferite mrimi care n urma lovirii cu diferite obstacole sau a frecrii ntre ele, acestea sunt mrunite n fragmente din ce n ce mai mici.

c. sedimentarea se manifest n momentul ncetrii aciunii vntului prin depunerea la suprafaa solului a materialului transportat. Materialul depus d natere la depozite eoliene sub form de dune i interdune (atunci cnd materialul transportat a fost nisipos).

f) Dezagregarea sub aciunea forei gravitaionale Se produce n zonele accidentate, unde fragmentele de roc sunt desprinse de pe marginea

abrupturilor, iar n cdere se lovesc de alte roci i se mrunesc. Gravitaia se manifest i pe versanii puternic nclinai din zonele montane unde sunt desprinse i deplasate gravitaional blocuri mari de piatr care se mrunesc prin izbire, frecare i rostogolire. n urma proceselor de dezagregare se formeaz un strat afnat de diferite grosimi, alctuit din fragmente cu dimensiuni variate de la bolovani i pietre la fragmente de dimensiuni mici de nisip fin i praf. Acesta reprezint roca mam sau materialul parental pe seama cruia ncep procesele de formare a solurilor.

16

3.3 Alterarea Alterarea este procesul chimic prin care mineralele primare din roci sunt transformate sub aciunea factorilor externi (apa, aerul, vieuitoarele) n minerale secundare, cu proprieti noi, deosebite de mineralele iniiale. Procesele de alterare se desfoar concomitent cu procesele de dezagregare care nlesnesc desfurarea acestora prin mrirea suprafeei de contact ca urmarea mrunirii materialului mineral.

1. Aciunea apei n procesele de alterare Apa este principalul agent al transformrilor chimice de la suprafaa litosferei, care particip n

procesul de alterare, fie sub form molecular (H2O) fie sub form ionic (H+ i OH-). Principalele procese de alterare a mineralelor sub influena apei sunt hidratarea, hidroliza i

dizolvarea. Hidratarea reprezint procesul fizico-chimic care const n atragerea apei la suprafaa

particulelor minerale (hidratare fizic), i/sau ptrunderea apei n reeaua cristalin a mineralelor (hidratarea chimic).

CaSO4+2H2O Ca SO4 2H2O anhidrit gips

Apa intrat n reeaua noului mineral, nu este disociat n H+ i (OH)-, ci rmne n stare molecular nedisociat. n aceste condiii procesul de hidratare poate fi reversibil prin nclzire, materialul hidratat descompunndu-se n mineral anhidru i ap liber avnd loc deshidratarea mineralelor. Hidratarea i deshidratarea se manifest la suprafaa pmntului unde exist oscilaii ale temperaturii, care determin variaii ale presiunii vaporilor de ap din atmosfer. n general hidratarea se manifest ntr-un climat umed iar deshidratarea n zonele cu climat secetos.

Dizolvarea Reprezint procesul de dispersie n ap a substanei minerale pn la nivel molecular sau ionic. n urma dizolvrii se obine o soluie mineral alctuit din ap care reprezint mediul de dispersie i substana dizolvat numit component solubilizat. Ex. n urma dizolvrii feldspatului potasic n ap la temperatur normal nu se mai obine un feldspat prin evaporarea apei ci un amestec de K(OH) i SiO2 nH2O avnd o structur amorf total deosebit de structura feldspatului. Hidroliza - reprezint procesul de transformare a mineralelor ca urmare a nlocuirii cationilor cu ionii de hidrogen din ap. Aceasta poate fi definit i prin efectele pe care le produce i anume descompunerea unor sruri n prezena apei n acizii i bazele din care au provenit. Hidroliza silicailor se produce n trei etape: debazificarea, desilicifierea i argilizarea. Debazificarea are loc n urma proceselor de dezagregare unde la suprafaa fragmentelor se gsesc diferii ioni de K, Na, Mg i Ca. Apa ncrcat cu CO2 disociaz n ioni de H+ i OH-. Ionii de H avnd o energie de schimb foarte mare ptrund n reeaua cristalin a silicailor i elimin din reea ionii de K, Ca, Na i Mg. Ionii trec n soluie i formeaz cu gruprile OH diferite baze KOH, NaOH, Mg(OH)2, Ca (OH)2. Desilicifierea reprezint faza n care din reeaua silicatului primar se pune n libertate o parte din SiO2 sub form de silice secundar. Silicea secundar eliberat se depune sub form de pulbere albicioas. n climatele calde i umede cele dou etape debazificarea i desilicifierea acioneaz simultan practic se contopesc n una singur astfel nct hidroliza unui silicat complex se reduce la schema simpl:

silicat complex + ap disociat silice + baze.

Argilizarea - nucleele alumino-silicice rmase dup debazificare i desilicifiere sufer procese de hidratare dnd natere unor silicai noi denumii silicai secundari. Aceti silicai sunt principalii constitueni ai argilei iar faza de formare a silicailor secundari se numete argilizare. Un exemplu l constituie formarea caolinitului n urma proceselor de sintez dintre hidroxizii fundamentali:

17

4Al (OH)3+4Si(OH)4 Al4Si4O10(OH)8 +10H2O hidroxizi caolinit ap

Viteza hidrolizei depinde de urmtorii factori: a) dimensiunea particulelor minerale - hidroliza crete n intensitate odat cu micorarea

dimensiunii cristalelor; b) concentraia ionilor de H+, exprimat prin pH-ul apei. Odat cu scderea pH-ului

viteza hidrolizei crete; c) procesul de hidroliz se desfoar mai rapid odat cu creterea temperaturii n

regiunile calde i mai lent n regiunile umede; d) cantitatea de ap determin o cretere a hidrolizei deoarece prin circulaia sa vertical

elimin produii de hidroliz; e) gradul de instabilitate a mineralelor care depinde de compoziia chimic i de

condiiile de formare (anortit-ortoza-albitul).

2. Aerul ca agent al alterrii La contactul cu aerul numeroase substane devin instabile reacionnd prin reacii de oxidare, reducere i carbonatare pentru a forma compui minerali mai stabili. Aceste procese de cele mai multe ori se petrec n prezena apei.

Oxidarea poate fi definit ca: a. procesul de combinare a unei substane cu oxigenul 2SO2 + O2 = 2SO3 sau

pierdere de hidrogen H2S + O = H2O;

b. ca o cretere a valenei unui metal ca urmare a pierderii de electroni, ca de exemplu trecerea fierului bivalent n fier trivalent sau a manganului bivalent n mangan trivalent sau tetravalent.

FeCl2 + Cl =FeCl3

Ca i n cazul fierului, manganul este eliminat din reeaua cristalin a silicailor i sufer aceleai transformri. Prezena compuilor de fier i mangan pe profilul de sol imprim anumite culori specifice, culori rocate pn la glbui n funcie de gradul de hidratare al fierului datorate prezenei compuilor oxidai ai fierului i culori brun negricioase imprimate de oxizii i hidroxizii de mangan. Reducerea este procesul invers oxidrii prin pierderea oxigenului sau pierdere de sarcini pozitive i ctig de sarcini negative. Acest proces are loc n condiii anaerobe determinat de excesul de umiditate. n stare redus, compuii feroi i manganoi sunt solubili, fiind asigurat circulaia acestor elemente n sol i n plant, n timp ce n stare oxidat precipit pe profilul de sol.

Fe2O32Fe+3O Mn2O32MnO+O

nsuiri reductoare au i hidrogenul i hidrogenul sulfurat din mediile anaerobe prin desfurarea urmtoarelor reacii:

Fe2O3+H2 2FeO+H2O FeO+H2S FeS+H2O

Procesele de oxidare i reducere se petrec deseori concomitent n urma alternrii perioadelor de aerobioz cu cele de anaerobioz, iar orizonturile de sol prezint un aspect marmorat, colorit pestri. Pe fondul vineiu-verzui al compuilor de fier apar pete glbui, ruginii ale oxizilor de fier i pete brune-negricioase ale oxizilor de mangan. Carbonatarea este determinat de dioxidul de carbon din ap, care acioneaz asupra bazelor rezultate din alterarea rocilor i mineralelor dnd natere la carbonai i bicarbonai. Dizolvarea n ap

18

a CO2 determin apariia acidului carbonic care este mult mai agresiv asupra mineralelor comparativ cu dioxidul de carbon.

CO2+H2OH2CO3

Reacionnd cu bazele alcaline (KOH, NaOH) acidul carbonic duce la formarea unor carbonai foarte solubili n ap:

2KOH+H2CO3K2CO3+2H2O

2NaOH+H2CO3Na2CO3+2H2O

Reacia acidului carbonic cu Ca i Mg determin formarea carbonailor de Ca i Mg care sunt mai puin solubili n ap.

Ca (OH)2+CO2CaCO3+H2O

Solubilitatea n ap a carbonatului de calciu este foarte redus, de ordinul a 2-3mg/l i poate precipita n sol. Dac n ap exist un exces de H2CO3 prin dizolvarea continu n ap a CO2 carbonaii trec n bicarbonai de calciu, care sunt uor solubili.

CaCO3+H2CO3=Ca(HCO3)2

Odat cu ndeprtarea pe profilul de sol a carbonailor la baza acestuia treptat se acumuleaz carbonai insolubili care duc la formarea orizontului Cca (carbonatoacumulativ). n zonele n care unui sezon umed i succede unul uscat cu evaporaie intens datorit circulaiei ascendente carbonaii pot reveni n orizonturile superioare sub form de bicarbonai, unde pot trece din nou n carbonai. Fenomenul poart denumirea de recarbonatare. Carbonatarea i decarbonatarea sunt procese reversibile adic are loc att formarea de carbonai ct i levigarea lor din roci sau din soluri.

Vieuitoarele ca agent al alterrii Organismele animale i vegetale au un rol important n procesele de alterarea a mineralelor i rocilor, att direct prin activitatea lor, ct i indirect prin produsele rezultate din activitatea sau descompunerea lor. Referitor la aciunea direct a organismelor n procesul de alterare biologic, plantele inferioare sunt reprezentate prin bacterii (aprox. 1 miliard de bacterii ntr-un gram de sol), ciuperci (pn la 1 milion/gram de sol), alge (pn la 100.000/gram de sol) i licheni. Acestea se fixeaz direct pe suprafaa mineralelor i rocilor contribuind la alterarea lor prin elementele pe care le extrag pentru hran i prin substanele acide pe care le secret: -bacteriile anaerobe i asigur oxigenul necesar metabolismului lor din oxizi, prin reducerea fierului i manganului trivalent; -ciupercile ptrund cu ajutorul hifelor n porii i fisurile rocilor, contribuind att la dezagregarea lor ct i la alterarea silicailor primari, prin acizii pe care-i secret (acidul carbonic, diveri acizi organici etc.); -lichenii contribuie ca i ciupercile prin acizii secretai (acidul carbonic, acidul lichenic) la alterarea mineralelor de la suprafaa rocilor, iar prin hifele cu care ptrund n pori, la dezagregarea acestor roci. Alterarea biologic a rocilor dure datorat plantelor inferioare, alturi de dezagregarea i alterarea chimic, contribuie la formarea unui strat de 5-10 mm grosime, condiie necesar pentru instalarea plantelor superioare care la rndul lor continu alterarea biologic. Prin activitatea rdcinilor plantelor superioare care extrag selectiv elementele chimice, acestea pot produce modificri ale compoziiei rocilor. Secreiile rdcinilor plantelor pot conduce la alterarea mai rapid a silicailor primari din roci, iar acizii organici rezultai n urma descompunerii sub aciunea microorganismelor reacioneaz cu componentele minerale din roci i sol formnd complexe organo-minerale de tipul humailor de Ca, Fe, Al etc. Organismele animale acioneaz n procesul de alterare indirect prin eliberarea de CO2, H, H2S, NH4, acizi minerali i organici (rezultai n urma

19

descompunerii resturilor organice) care acioneaz asupra mineralelor i rocilor prin procese de oxidare i carbonatare.

3.4 Produsele rezultate n urma proceselor de dezagregare i alterare

n urma proceselor de dezagregare se formeaz particule grosiere de diferite mrimi iar n urma proceselor de alterare rezult compui noi cu proprieti diferite de rocile sau mineralele pe seama crora s-au format. Principalele produse rezultate n urma proceselor de dezagregare i alterare sunt: bolovani, pietre, pietri, nisip, praf, minerale argiloase, silice coloidal, oxizi i hidroxizi, sruri.

Bolovanii, pietrele i pietriul reprezint fragmente de roci cu diametrul cuprins ntre 2-200 mm, rezultate n urma proceselor de dezagregare, avnd o compoziie foarte variat din punct de vedere al alctuirii mineralogice.

Nisipul rezult n urma proceselor de dezagregare a diferitelor minerale i roci. n funcie de diametrul particulelor, nisipul se clasific n nisip grosier (2-0,2 mm) i nisip fin 0,2-0,02 mm. Nisipul provine n general din dezagregarea cuarului acesta fiind practic nealterabil, fiind alctuit din cuar, feldspai i mice i determin la soluri o permeabilitate ridicat pentru ap i aer. Nisipul nu elibereaz elemente nutritive prin alterare i nu posed capacitate de reinere a elementelor nutritive, n aceste condiii nu contribuie la fondul nutritiv, influennd numai starea fizic a solurilor. Praful este tot un produs al dezagregrii i alterrii fiind alctuit din particule cu diametrul cuprins ntre 0,02-0,002 mm. Praful prezint aceeai compoziie mineralogic ca a rocii pe seama creia s-a format. Intr n alctuirea rocilor sedimentare detritice less, depozite lessoide, aluviuni depuse sub aciunea vntului sau a apei. Mineralele argiloase. Conform recomandrilor Comitetului de Nomenclatur al Societii Mineralelor Argiloase termenul de argil se refer la un material natural alctuit n principal din minerale fin granulate care sunt n general plastice, la coninuturi potrivite de ap i care se ntrete, devenind dure la uscare sau ardere (Guggenheim i Martin 1995).

Silicea coloidal (SiO2 nH2O) se formeaz n soluri din alterarea silicailor. n soluri, silicea coloidal se prezint sub form de pulbere albicioas i se ntlnete n orizonturile eluviale.

Oxizii i hidroxizii n soluri apar frecvent oxizi i hidroxizi sub form de pelicule, depuse la suprafaa altor minerale, ca ageni de cimentare a agregatelor de sol sub form de concreiuni de diferite dimensiuni i foarte rar ca acumulri singulare distincte n sol. Ponderea cea mai mare n masa solului o au oxizii i hidroxizii de Si, Al, Fe i Mn rezultai n urma proceselor de alterare a substratului mineral.

Oxizii i hidroxizii de fier provin n soluri din alterarea mineralelor care conin n reeaua cristalin o cantitate ridicat de fier. n funcie de condiiile mineralogice ale materialului parental, de umiditate, temperatur i reacie n soluri pot exista urmtorii hidroxizi i oxizi liberi de fier:

a) sub form de geluri amorfe de Fe(OH3); b) sescvioxizi de Fe divers hidratai dintre care cei mai rspndii n soluri sunt hematitul (Fe2O3) care este un oxid de fier nehidratat, iar ca oxizi de fier hidratai, limonitul 2Fe2O3 3H2O i goethitul Fe2O3 H2O. Sescvoxizii hidratai imprim solurilor din zona mai umed o culoare brun-glbuie iar sescvioxizii nehidratai o culoare brun rocat sau rocat.

Oxizii i hidroxizii de aluminiu s-au format n urma proceselor de alterare a silicailor care conin ioni de aluminiu. n sol, n prima faz acetia apar ca un gel amorf, incolor care n timp cristalizeaz treptat, trecnd prin diferite faze intermediare culminnd cu faza final unde se formeaz hidrargilitul (Al2O3 3H2O) i diasporul (Al2O3 H2O) care este o form deshidratat a sescvioxizilor de aluminiu. Gelurile de hidroxid de aluminiu mpreun cu gelul de silice n regiunile umede formeaz complexe silico-aluminice amorfe care n timp duc la formarea de minerale secundare argiloase. n regiunile montane hidroxizii de aluminiu migreaz pe profilul de sol mpreun cu humusul, silicea i hidroxizii de fier i se acumuleaz n orizontul B humicoferiiluvial (Podzol).

20

Oxizii i hidroxizii de mangan se formeaz prin oxidarea ionilor de Mn din silicai (biotit, amfiboli, piroxeni). Se ntlnesc alturi de oxizii ferici n solurile afectate de exces de umiditate (Stagnosoluri i Gleiosoluri) n care predomin condiii de oxido-reducere. Pe profilul de sol pot fi ntlnii sub form de pete de culoare brun-negricioas formnd neoformaii ferimanganice sau bobovine. Uneori aceste neoformaii ferimanganice sunt n ntregime sau n cea mai mare parte cu caracter relict att n soluri ct i n materialul parental.

Srurile s-au format n urma reaciilor dintre baze i acizi iar n urma gradului de solubilizare pot fi: uor, mijlociu, greu i foarte greu solubile. Srurile solubile sunt splate pe profilul de sol n funcie de gradul de solubilizare i de cantitatea precipitaiilor. Srurile uor solubile sunt sruri ale acidului azotic (azotai de Na, K, Ca etc.), clorhidric (cloruri de Na, K, Mg, Ca, etc.), sulfuric (sulfai de Na, K, Mg), fosforic (fosfai monocalcici i dicalcici) i carbonic (carbonatul de sodiu). Aceste sruri solubile avnd o solubilitate ridicat sunt foarte uor ndeprtate de pe profilul de sol. Srurile mijlociu solubile sunt reprezentate prin sulfatul de calciu (gips). Srurile greu solubile sunt reprezentate de carbonatul de calciu i magneziu. O importan deosebit n sol o are CaCO3 care imprim solurilor un grad ridicat de favorabilitate prin mbuntirea nsuirilor fizico-chimice a acestora. Carbonatul de calciu devine solubil i poate fi ndeprtat pe profilul de sol atunci cnd apa din precipitaii este ncrcat cu dioxid de carbon i carbonatul de calciu trece n bicarbonai. Srurile foarte greu solubile se regsesc n solurile acide i sunt combinaii ale acidului fosforic cu fierul i aluminiul.

ntrebri: 1.Care sunt principalele clase de minerale care intr n compoziia litosferei? 2.Cum actioneaz procesele de dezagregare asupra rocilor? 3.Care sunt principalii factori n procesele de alterare? 4. Care sunt principalii produi ai proceselor de dezagregare i alterare?




Bucureti

21

CAPITOLUL 4

FORMAREA I ALCTUIREA PRII ORGANICE A SOLURILOR

Cuvinte cheie: materie organic, mineralizare, humus

Obiective: a. Cunoaterea compoziiei chimice a plantelor b. Cunoaterea proceselor de formare a humusului c. Cunoaterea principalelor tipuri de humus d. Cunoaterea importanei humusului n sol

Rezumat Descompunerea resturilor vegetale si animale n urma microorganismelor i factorilor climatici se desfoar cu intensiti diferite, ceea ce contribuie la formarea unui anumit tip de humus, condiionat de natura resturilor vegetale de compoziia acestora i de condiiile climatice. Formarea humusului reprezint un proces esential care contribuie la fertilitatea solurilor.

esuturile plantelor verzi conin o cantitate de ap cuprins ntre 60 i 90% din greutatea total. Analizele efectuate n cazul resturilor vegetale, au demonstrat c un procent de 90-95% din greutatea materiei organice este constituit din carbon, oxigen i hidrogen. n timpul fotosintezei plantele obin aceste elemente din dioxidul de carbon i ap, iar cenua i fumul rezultate n timpul arderii sunt de 5-10 % din materialul uscat. n cenua rezultat pot fi gsite multe elemente nutritive luate de plante din sol cu toate c acestea sunt n cantiti mici, joac un rol vital n nutriia plantelor i animalelor. Compoziia chimic a plantelor verzi cuprinde urmtoarele elemente (fig. 4.1).

Fig. 4.1 Compoziia chimic a plantelor verzi

Compoziia chimic este foarte diferit n funcie de proveniena resturilor vegetale, ierburile perene fiind mult mai bogate n proteine i hemiceluloz dect resturile vegetale provenite de la vegetaia forestier (tabelul 4.1).

Apa 75% Materie uscat 25%

Compui organici Celuloza 45% Lignine 20% Hemiceluloz 18% Proteine 8% Polifenoli 2% Zaharuri i amidon 5% Grsimi 2%

Componente elementare

Carbon 42% Hidrogen 8% Oxigen 42% Cenu 8%

22

Compoziia chimic pe grupe de substane organice a unor specii vegetale (dup M.M. Kononova, citat de Florea N., 2005)

Tabelul 4.1 Formaia vegetal Proteine Celuloz Hemiceluloz Lignin

Ceruri, rini, grsimi

Ierburi perene rdcini 10 15 20 25 25 - 40 10 - 15 10 - 12 frunze 12 20 15 10 - 20 5 -

Graminee rdcini 5 10 25 30 25 - 40 10 - 15 5 - 12

Specii de foioase frunze 4 10 15 25 10 - 20 10 - lemn 1 40 50 20 - 30 10 - 25 3 - 5

Specii de rinoase cetin 5 7 20 15 - 20 15 20 - 25 lemn 1 45 50 15 - 25 25 - 30 -

Muchi 5 10 15 25 20 - 35 - - Licheni 3 5 5 10 60 - 80 8 - 10 - Alge 10 15 5 10 50 - 60 - - Bacterii 40 70 - - - -

Modul de aprovizionare a solurilor cu resturi vegetale este diferit n funcie de tipul de biocenoz natural sau cultivat, deoarece n pajiti, pduri i culturi agricole solurile primesc anual la suprafa i n interiorul lor cantiti diferite de resturi organice moarte, vegetale i microorganisme.

n cazul solurilor de sub pdure predomin acumularea de resturi vegetale la suprafaa solului constituit din frunze, ace moarte, ramuri, fragmente de scoar, conuri, resturi organice moarte care formeaz o ptur continu numit litier. Aceasta este specific solurilor din zona forestier i prin funciile ei contribuie n mare msur la anumite particulariti ale acestor soluri. Grosimea stratului de litier variaz n funcie de cantitatea de resturi vegetale czute anual la suprafaa solului precum i de tipul vegetaiei forestiere avnd grosimi cuprinse ntre 1-3 cm n zona pdurilor de conifere i 3-6 cm n pdurile de foioase. n pduri pe lng litier solul primete materie organic i din rdcinile arborilor, a rizomilor, bulbilor care contribuie la formarea humusului la solurile din zona de pdure (tabelul 4.2).

Cantitatea biomasei existente i productivitatea productorilor primari n ecosistemele terestre

(Rodin et al., 1975 - citat din Pedogenesis and Soil Taxonomy, vol I., pag. 198) Tabelul 4.2

Tipul de ecosistem Biomasa existent kg/ha

Productivitatea kg/ha.an

Tundr 200 - 35 000 40 - 3 500 Pustiu 1.000 - 4.500 200 - 1 500 Pajiti 20.000 - 40.000 3.000 - 46 000 Pduri temperate cu frunze cztoare 90.000 400.000 14.400 21.000 Pduri de conifere temperate i boreale 125.000 - 700.000 4.800 12.800 Pduri tropicale i temperate - calde cu frunze late

120.000 450.000 8.300 21.000

La solurile din zona pajitilor la suprafaa solului se acumuleaz materie organic provenit din partea aerian i subteran a plantelor. Cantitile de resturi organice moarte sunt variabile n funcie de tipul de pajiti i de tipul de sol. n pajitile bine ncheiate resturile organice din masa aerian a ierburilor i rdcinilor nsumeaz n medie cca 11000 kg, ceea ce reprezint o cantitate de 2-3 ori mai mare dect materia organic provenit de la vegetaia lemnoas.

23

Resturile organice ierboase depuse la suprafaa solului sunt repede descompuse n ntregime, pe cnd la cele provenite din prile subterane ale plantelor descompunerea este mai lent i sunt transformate parial n humus.

4.1 PROCESELE DE DESCOMPUNERE A MATERIEI ORGANICE Resturile organice constituite din esuturi vegetale i animale, microorganisme sunt atacate de

numeroi ageni fizici, chimici i biologici suferind diferite procese de descompunere. Viteza de descompunere a resturilor vegetale i animale este foarte mult influenat de condiiile climatice. Astfel n zona de step caracterizat prin temperaturi ridicate i precipitaii sczute descompunerea resturilor vegetale se desfoar mult mai rapid n comparaie cu zona de pdure i montan unde datorit precipitaiilor ridicate i temperaturilor sczute descompunerea este mai lent, anual rmnnd o cantitate nsemnat de resturi vegetale nedescompuse sau parial descompuse.

Descompunerea resturilor vegetale se desfoar sub aciunea organismelor i microorganismelor care utilizeaz materia organic pentru hran i surs de energie.

Mineralizarea reprezint procesul prin care resturile organice depuse la suprafaa solurilor aerate sunt supuse urmtoarelor faze de descompunere: hidroliza, oxido-reducerea i mineralizarea total (fig. 4.2).

OXIDO-REDUCEREA HIDROLIZA

Fig. 4.2 Etapele descompunerii componentelor organice

Humificarea este un proces complex de formare a unor substane organice specifice solului cu un grad nalt de polimerizare. Substanele organice nou formate prezint uniti structurale care sunt alctuite dintr-un nucleu aromatic (fenolic sau chinonic) i catene laterale (lanuri alifatice) de diferite naturi: radicali hidrocarbonai, peptide, uronide etc. Catenele laterale prezint urmtoarele grupe funcionale: grupa carboxil (COOH), grupa fenolic (OH) i grupa metoxil (OCH3). Nucleele aromatice sunt legate ntre ele prin intermediul atomilor de C, O i N formnd lanuri de lungime variabil cu grad de polimerizare diferit.

Viteza de mineralizare i humificare a materiei organice n soluri se desfoar diferit n funcie de condiiile de mediu, fiind mai rapid n zonele cu temperaturi ridicate, umiditate sczut, aeraie bun i reacie neutr. n zonele umede i rcoroase cu o slab activitate biologic n condiii de

Substane proteice

-peptide -aminoacizi alifatici i aromatici -baze purinice i pirimidinice

Hidraii de carbon

-hexoze -pentoze -aminozaharide -acizi ureici -celobioz

Ligninele Substanele tanante

comp. polifenolici

Lipidele Rinile

glicerin acizi grai

-acizi organici -alcooli -alcooli -amoniac -dioxid de carbon -ap

-oxiacizi -acizi organici volatili -aldehide -alcooli -dioxid de carbon -ap

-fenoli -chinone -dioxid de carbon -ap

-acizi organici volatili -hidrocarburi -dioxid de carbon -ap

MEDIUL AEROB Acizi -HNO2, HNO3, H2SO4, H3PO4 Sruri de Ca2+, Mg2+, K+, Na+ Amoniacul (NH4) MEDIUL ANAEROB CH4, H2, N2, H2S, H3PO4, NH3, H2O, CO2

MINERALIZARE

24

aciditate pronunat, coninut redus de azot n materia organic iar humificarea se desfoar foarte lent.

4.2 PRINCIPALELE TIPURI DE HUMUS

n funcie de resturile organice i de condiiile ecopedologice ale proceselor de humificare n soluri sau la suprafaa acestora se acumuleaz cantiti i categorii diferite de humus. n funcie de condiiile de aeraie n care are loc procesul de humificare (Duchaufour, 1970) distinge urmtoarele tipuri de humus: - n mediul n care predomin procesele de aerobioz: mull, moder i morul; - n mediul anaerob: turba i anmoor. Mullul se formeaz pe seama materiei organice complet humificat i amestecat intim cu partea mineral a solului. Acest tip de humus este caracteristic solurilor aerate cu o bogat activitate microbian. n funcie de zona de formare se disting dou tipuri de mull: mull calcic i mull forestier. -mullul calcic este puternic saturat n ioni de calciu, se formeaz pe seama vegetaiei ierboase din zona de step fiind alctuit din acizi huminici puternic polimerizai. Determin formarea unui orizont A molic de culoare nchis, negricioas cu o reacie neutr-slab alcalin. Raportul C:N este n jur de 10. -mullul forestier este format pe substrat mineral necalcaros, este acumulat pe grosime mic n zona pdurilor de foioase fiind alctuit din acizi fulvici. Prezint culori brune-negricioase, o reacie slab acid sau moderat acid iar raportul C:N este de 12-15. Moderul este un tip de humus alctuit din materie organic parial humificat, n care se pot observa esuturi de plante nedescompuse. Moderul se formeaz n soluri slab aerate cu umiditate ridicat i temperaturi sczute. Raportul C:N este de 15-25. n funcie de zona de formare iau natere urmtoarele tipuri de moder: -moderul forestier oligotrofic se formeaz pe seama vegetaiei lemnoase din pduri de rinoase, humusul format este moderat acid; -moderul calcic se formeaz din vegetaia dezvoltat pe materiale parentale calcaroase cu un coninut ridicat de humai de Ca de culoare nchis. Se ntlnete n orizontul Oh la Rendzine; -moderul de pajiti alpine se ntlnete la solurile din zona montan se formeaz pe seama vegetaiei ierboase constituit din graminee ntr-un climat foarte umed i rcoros. Acesta se acumuleaz ntr-un orizont A de culoare neagr foarte acid, raportul C:N este de 15-20. -moderul hidromorf se formeaz la solurile afectate de exces de ap prelungit (Stagnosoluri) n condiii de anaerobioz.

Morul - se mai numete i humusul brut deoarece este constituit din resturi vegetale foarte puin descompuse este foarte puternic acid avnd un raport C:N de 30-40 n orizontul organic i 25 n orizontul A. Se ntlnete la solurile din zona montan acoperite de pduri de rinoase (molid i brad).

Turba - este constituit din resturi vegetale nedescompuse sau parial descompuse ntr-un mediu saturat cu ap n cea mai mare parte a anului. n funcie de natura vegetaiei se pot ntlni:

- turba eutrof bogat n substane minerale care s-a format pe seama resturilor vegetale provenite de la Carex (rogoz), Phragmites (trestie) i stuf. Turba eutrof este saturat n ioni de calciu raportul C: N este mai mic de 30.

- turba mezotrof este mai srac n substane minerale i a luat natere din resturi organice provenite de la rogoz i muchi.

- turba oligotrof este constituit din muchi n condiii de umiditate foarte ridicat i temperaturi sczute din arealul montan. Se formeaz pe materiale parentale acide. Este o turb extrem de srac n substane minerale, acid raportul C:N este de 40.

Anmor- se formeaz n cazul solurilor afectate de exces de umiditate periodic provenit din apa freatic, i este constituit din materiale aluviale (argil, praf i nisip) i aproximativ 30% materie organic bine humificat. Se poate ntlni la unele soluri freatic umede la Gleiosoluri.

4.3 ROLUL HUMUSULUI

Humusul reprezint constituentul solului cu importante influene asupra nsuirilor fizice, chimice i biologice ale solurilor cu implicaii asupra strii potenialului de producie. Humusul imprim solului culori nchise contribuind la mrirea absorbiei radiaiilor calorice cu implicaii

25

pozitive asupra regimului termic al solurilor. De asemenea are nsuirea de a contribui la formarea agregatelor structurale contribuind prin capacitatea sa de cimentare la formarea structurii glomerulare i grunoase. Prin aceasta mbuntete indirect nsuirile aerohidrice ale solului prin mrirea porozitii, permeabilitii pentru ap i aer.

Datorit coninutului ridicat n azot i cationi bazici legai sub form de humai, humusul reprezint un rezervor de elemente nutritive pentru plante. mpreun cu mineralele argiloase humusul formeaz complexul adsorbtiv al solului avnd rolul de reinere i schimb de cationi. n urma procesului de mineralizare a materiei organice i prin capacitatea mare de adsorbie i schimb cationic humusul asigur aprovizionarea continu cu elemente nutritive uor accesibile pentru plante fiind elementul esenial al fertilitii solului. n soluri humusul este nu numai o surs continu de elemente nutritive, ci i un agent activ de reinere a acestor elemente date prin fertilizarea organic i mineral care n urma interaciunii cu humus sunt levigate foarte uor.

Humusul reprezint un substrat prielnic pentru dezvoltarea microorganismelor. Astfel este asigurat i intensificat dinamica biochimic a solului, totalitatea proceselor de transformare a substanelor i energiei n sol. Substanele humice i ali compui organici cu caracter acid provenite din humus acid elibereaz ioni de H+ n sol i mresc concentraia acestora n soluie crescnd aciditatea solului. Aceast influen este cu att mai nsemnat cu ct humusul este mai nesaturat i solul este mai srac n baze. Turbele oligotrofe, humusul brut, moderul sunt bogate n acizi fulvici i reprezint o surs important de ioni de H+ n sol.

ntrebri: 1.Care este compoziia chimic a plantelor ierboase i lemnoase? 2.Care sunt etapele de descompunere a materiei organice? 3.Care sunt principalele tipuri de humus? 4. Cum influeneaz humusul proprietile solurilor?






26

CAPITOLUL 5

FORMAREA I ALCTUIREA PROFILULUI DE SOL

Cuvinte cheie: procese pedogenetice, bioacumulare, argilizare, eluviere-iluviere

Obiective: a. Cunoaterea proceselor de formare a orizonturilor pedogenetice b. Cunoaterea proceselor de bioacumulare i a orizonturilor rezultate c. Cunoaterea proceselor de argilizare i a orizonturilor rezultate d. Cunoaterea proceselor de eluviere-iluviere i a orizonturilor rezultate e. Recunoaterea principalelor orizonturi pedogenetice

Rezumat

Succesiunea de orizonturi pedogenetice care se observ pe profilul de sol de la suprafa pn la materialul sau roca parental constituie profilul pedogenetic. Orizonturile pedogenetice sunt strate de sol, paralele cu suprafaa terenului, relativ uniforme, difereniate fizic, chimic i morfologic ntre ele rezultate prin procesul de formare a solului, proprieti care difer de cele ale stratelor supra sau subiacente prin urmtoarele caracteristici uor msurabile n teren: culoarea, textura, structura, consistena, prezena sau absena carbonailor, a neoformaiilor, etc. Pentru identificarea orizonturilor de sol sunt necesare totui, uneori, determinri de laborator pentru completarea observaiilor din teren.

5.1 PROCESE PEDOGENETICE DE DIFERENIERE A ORIZONTURILOR

Principalele procese pedogenetice care au loc n solurile din Romnia sunt: bioacumularea, argilizarea, eluvierea, argiloiluvierea, cheluviere-chiluviere (eluviere-iluviere humicoferiiluvial), gleizarea i stagnogleizarea, saliluviere - sodizare i procesele vertice.

a) Bioacumularea constituie esena procesului de pedogenez i const n acumularea n straturile superioare ale profilului de sol a materiei organice aflate n diferite stadii de descompunere. Humusul format n urma procesului de mineralizare a resturilor vegetale se integreaz cu partea mineral a solului ceea ce duce la formarea unui orizont bioacumulativ (orizontul A) sau a unui orizont de acumulare a materiei organice notat cu O sau T.

Procesul de bioacumulare este influenat de natura vegetaiei i de condiiile climatice, astfel n zona de step pe seama vegetaiei ierboase bogate n elemente bazice se formeaz la suprafaa solului un orizont puternic humifer saturat n ioni de calciu de tip mull calcic, nchis la culoare notat cu A molic - Am.

n zonele umede cu precipitaii ridicate i temperaturi sczute n urma acumulrii de materiale vegetale acide (pduri de rinoase i vegetaie ierboas acidofil), iar materialul parental este format din roci de solificare acide, n aceste condiii din resturile organice vegetale se formeaz humus de tip mull forestier iar orizontul se noteaz cu A umbric Au.

n cazul solurilor tinere cu activitate biologic redus i n zona forestier sub pduri cu litier srace n elemente bazice humificarea este redus iar n urma descompunerii resturilor vegetale de natur preponderent lemnoas la suprafaa solului se formeaz un orizont srac n humus, subire, de culoare deschis datorit humusului n care predomin acizii fulvici.

Orizontul format se noteaz cu A ocric Ao. Orizontul organic - O este un orizont format n urma acumulrii de materie organic aflat n

diferite stadii de descompunere, provenit de la vegetaia lemnoas n partea superioar a orizontului mineral n condiii n care solul nu este saturat cu ap mai mult de cteva zile pe an.

27

Orizont turbos T este un orizont organic hidromorf, alctuit din material organic care este saturat cu ap mai mult de o lun pe an.

b) Argilizarea const n alterarea silicailor primari rezultnd silicai secundari (minerale argiloase). n urma procesului de argilizare se formeaz orizontul B cambic (cambiare - schimbare) i se noteaz cu Bv (verwitterung - alterare). n general acest orizont este srac n humus i se deosebete de culoarea materialului parental prin prezena oxizilor de fier eliberai n procesul de alterare a silicailor primari.

Formarea orizontului Bv are loc n silvostep i zona forestier (pduri de foioase) unde are loc acumularea in situ, n urma alterrii materialului parental a argilei. Acest orizont este caracteristic solurilor din clasa Cambisoluri (Eutricambosol i Districambosol).

c) Eluvierea este procesul de migrare a particulelor fine de minerale argiloase i const n antrenarea mecanic a acestora n stare dispersat odat cu apa infiltrat care se scurge prin porii solului pe vertical sau oblic. n aceste condiii precipitaiile favorizeaz levigarea CaCO3 i debazificarea complexului coloidal unde are loc nlocuirea cationilor de Ca2+ i Mg2+ cu cationii de H. Procesul poate avea loc n anumite condiii de pH, fie slab moderat acid, fie puternic alcalin, care favorizeaz dispersia particulelor minerale. Orizonturile eluviale srcite n argil au culori deschise i n funcie de cantitatea de argil migrat din orizonturile respective se pot forma dou orizonturi srcite n argil i oxizi de fier i mbogite rezidual n silice i particule de cuar notate cu E luvic El cnd se afl ntr-o faz incipient de eluviere i E albic (Ea) cnd orizontul este puternic eluviat i are culori mult mai deschise dect orizontul El.

d) Argiloiluvierea este procesul n urma cruia argila eluviat din orizonturile superioare este depus la suprafaa agregatelor structurale sub form de pelicule, fie prin coagularea particulelor argiloase din dispersie i depunerea lor orientat pe agregatele structurale. Orizontul format are culori glbui rocate datorit oxizilor de fier migrai odat cu mineralele argiloase, se numete B argic - Bt (B textural). Exist situaii cnd pentru formarea orizontului Bt nu este necesar separarea unui orizont El sau Ea deasupra, datorit faptului c intensitatea eluvierii mineralelor argiloase este foarte slab (subtipul argic de la Cernoziom).

e) Procesul de cheluviere-chiluviere (eluviere-iluviere humicoferiiluvial) Procesele de cheluviere-chiluviere caracterizeaz solurile din regiunile nalte n zone cu climat

umed i rece. Prin chelatizare, elementele legate sunt reinute prin legturi slabe, astfel este mpiedicat ndeprtarea lor din sol sau trecerea n compui insolubili, inaccesibili plantelor. Materia organic care particip la formarea chelailor prezint o rezisten foarte ridicat la descompunerea de ctre microorganisme, conducnd la creterea humusului din sol (Florea, 2005). Sub aceast form de chelai, Al i Fe pot migra pe profil odat cu apa din precipitaii i se pot insolubiliza n orizonturile inferioare ale solului formnd orizonturi mbogite n materie organic i sescvioxizi (oxizi de fier i aluminiu hidratai). n urma acestui proces se formeaz n partea superioar un orizont eluvial albic Ea de culoare deschis srcit n materie organic i sescvioxizi. Orizontul mbogit n sescvoxizi de fier i aluminiu i materie organic se numete B humicoferiiluvial - Bhs sau B spodic Bs atunci cnd orizontul este mbogit doar n sescvioxizi de fier i aluminiu.

f) Procesul de saliluviere i sodizare. Reprezint procesul n urma cruia srurile uor solubile provenite din pnza de ap freatic sunt depuse pe profilul de sol. Aceste procese au loc n zonele aride cu relief uor depresionar i apa freatic mineralizat cantonat la mic adncime. Acest aport de ap freatic este consumat prin evapotranspiraie iar srurile transportate rmn n orizontul superior. n perioadele cu precipitaii abundente apa infiltrat n sol nu poate transporta n adncime toate srurile solubile acumulate sub influena apei freatice. Astfel se formeaz un orizont mbogit n sruri, orizont salic sa cu un coninut mai mare de 1,00-1,50%. Dac coninutul de sruri solubile este cuprins ntre 0,10-0,15 i 1,00-1,50% orizontul format se noteaz cu sc i se numete hiposalic.

Alternarea proceselor de acumulare - migrare de sruri pe profilul de sol determin creterea cantitii de sodiu adsorbit n complexul coloidal al solului, proces cunoscut sub denumirea de alcalizare sau sodizare, care determin formarea orizontului hiponatric (hiposodic) ac cu un coninut de sodiu cuprins ntre 5-15%. Dac coninutul de Na+ este mai mare de 15% orizontul format se

28

numete orizont natric, i se noteaz cu na sau n cazul n care este nsoit i de acumulare de argil migrat, orizontul format se numete orizont B argic-natric Btna.

g) Procesele de gleizare i stagnogleizare sunt datorate prezenei apei care influeneaz profilul de sol i determin fenomene de reducere sau oxidare a compuilor de fier i mangan. Procesele de reducere a compuilor de fier i mangan datorate prezenei apei freatice poart numele de gleizare i determin formarea unui orizont gleic de reducere notat cu Gr, cnd exist un exces de umiditate prelungit care determin apariia unor culori vineii, albstrui, verzui datorit reducerii compuilor de fier i mangan i gleic de oxidare-reducere notat cu Go cnd alterneaz perioadele de reducere cu cele de oxidare a compuilor de fier i mangan i orizontul format prezint att culori de reducere ct i culori de oxidare (rocate, glbui, ruginii). Procesele de reducere a compuilor de fier i mangan datorat stagnrii apei din precipitaii pe profil se numesc stagnogleizare. Orizontul format se numete stagnogleic W i prezint culori cenuii, verzui, ruginii i neoformaiuni ferimanganice de culoare neagr. Dac excesul de ap este temporar orizontul format se numete stagnogleizat este notat cu w i se caracterizeaz prin culori de oxidare glbui, rocate.

h) Procesele vertice au loc n solurile care conin minerale argiloase smectitice (argile gonflante) in proporie de peste 30%, unde n perioadele secetoase are loc contracia agregatelor structurale care determin apariia unor crpturi mai mari de 1 cm. In perioadele umede datorit gonflrii agregatele structurale i mresc volumul, sunt presate i alunec unele peste altele schimbndu-i unghiul de nclinare (lat. verto a ntoarce). n urma acestor procese de contracie-gonflare apar orizonturi specifice notate cu y - orizont vertic.

Fig 5.1 Caracterizarea orizonturilor pedogenetice

ntrebri: 1.Ce reprezint procesul de bioacumulare i care sunt orizonturile rezultate? 2. Ce reprezint procesul de argilizare i orizonturile rezultate? 3.Care sunt principalele tipuri de orizonturi organice? 4. Ce reprezint procesele de salinizare-alcalizare i orizonturile formate? 5. Procesele de gleizare-stagnogleizare i orizonturile rezultate?

O- orizont organic nehidromorf T-orizont turbos sau organic hidromorf

A- orizont mineral bioacumulativ Am A molic Ao - Aocric Au - A umbric

E orizont eluvial El eluvial luvic Ea eluvial albic

B orizont de subsuprafa Bv B cambic Bt B argic Btna- B argic- natric Bs B feriiluvial Bhs humicoferiiluvial Bcp- B criptospodic

C- orizont neconsolidat Cca-Ccarbonato-acumulativ

Orizont E

Orizont B

Orizont C sau R

Orizont A

29





calitativ a terenurilor agricole, AMC USAMV Bucureti.

30

CAPITOLUL 6

PROPRIETILE CHIMICE ALE SOLURILOR

Cuvinte cheie: soluia solului, coloizii solului, reacia solului

Obiective: a. Cunoaterea principalelor proprieti chimice ale solului b. Cunoaterea compoziiei soluiei solului c. Cunoaterea principalilor coloizi ai solurilor i influena acestora in sol d. Cunoaterea proceselor care influeneaz reacia solului e. Cunoaterea indicatorilor care influeneaz capacitatea de schimb cationic

Rezumat Principalele proprieti ale solurilor sunt influenate de compoziia soluiei solurilor de constituenii organici si minerali care pot influena proprietile solurilor. Factorii care contribuie la concentraia soluiei solului n elemente nutritive sunt reprezentai de vegetaia, condiiile climatice de coninutul i tipul de humus al solului. Cunoaterea proprietiilor chimice ale solului sunt foarte importante n alegerea sortimentului de plante de cultur a tehnologiilor de cultura aplicate precum i a msurilor de ameliorare a solului.

6.1 SOLUIA SOLULUI

Soluia solului reprezint apa lichid din sol care n urma contactului permanent cu faza mineral a solului se mbogete cu ioni minerali, acizi, baze, substane organice uor solubile aflate n stare de dispersie ionic, molecular i coloidal, din care plantele preiau ionii necesari nutriiei.

Concentraia ionilor n soluia solului (Lixandru, 1990) Tabelul 6.1

Ionul Intervale de coninut Valori medii n soluri acide calcaroase

K+ 7,8-300 27 39 Ca2+ 20,0-1520 136 560 Mg2+ 16,8-2400 45 168 Na+ 9,2-3450 23 667 NO- 9,9-3410 75 806

H2PO4- 0,097-97 0,68 2,9 SO42- 9,6-14400 48 2304 Cl- 7,1-8165 18 710

Compoziia chimic a soluiei solului depinde de cantitatea i calitatea precipitaiilor atmosferice, de alctuirea prii minerale a solului de cantitatea materiei organice din sol de activitatea biologic a solului i de msurile agrofitotehnice aplicate (tabelul 6.1). Soluia solului este alctuit din urmtoarele substane:

a) componenta mineral alctuit din cationi de H+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Fe2+ i Al3+ i anioni OH-, Cl-, NO32-, HCO-, SO42-, HPO4- , HPO42-, hidroxizi de fier i aluminiu, silice coloidal.

b) componenta organic alctuit din zaharuri solubile, dispersii coloidale de acizi humici, produse rezultate n urma metabolizrii microorganismelor, produi rezultai n urma humificrii substanelor organice i secreii ale sistemului radicular al plantelor.

c) gazele existente n soluia solului sunt reprezentate de oxigen i CO2 care au rol important n procesele de alterare i solubilizare. Compoziia soluiei solului este influenat de temperatura i umiditatea din sol, de intensitatea

activitii microflorei i microfaunei, de metabolismul plantelor superioare, de procesele de

31

descompunere a resturilor organice din sol, ceea ce determin o dinamic a concentraiei soluiei solului att zilnic ct i sezonier.

La solurile din ara noastr se constat o cretere a concentraiei soluiei solului n orizonturile superioare, de la primvar spre var, datorit concentrrii umiditii solului prin evaporare, i a proceselor de descompunere a resturilor organice n partea superioar a profilului de sol.

Concentraia soluiei solului poate s creasc i n perioada primvar-var timpurie, cnd are loc creterea masiv a plantelor, iar n soluie ptrund diverse secreii ale rdcinilor plantelor i diferii produi de descompunere ai resturilor organice.

n perioadele cu precipitaii abundente din toamn-iarn are loc o diluare a soluiei solului, i o dizolvare a diferitelor sruri care au ptruns n perioada de var din soluie n faza solid a solului.

Soluia solului este considerat sursa direct de hran pentru plante. Aceasta poate fi adus la valori optime prin aplicarea celor mai bune msuri agrochimice, agrotehnice i hidroameliorative, n raport cu cerinele dezvoltrii plantelor de cultur.

Pentru utilizarea elementelor nutritive din soluia solului de ctre plante, este foarte important cunoaterea presiunii osmotice a soluiei solului. n cazul solurilor saline presiunea osmotic a soluiei solului poate atinge valori de 150-260 Mpa, care depete suciunea de reinere a apei de ctre rdcinile plantelor de cultur (100-120 MPa). n aceste condiii preluarea apei de ctre plante nceteaz instalndu-se seceta fiziologic.

6.2. COLOIZII SOLULUI

Coloizii solului reprezint materia din sol aflat n particule fine de ordin coloidal cu dimensiuni cuprinse ntre 0,1-2.

Coloizii solului formeaz partea activ a acestuia, care prin suprafeele particulelor ncrcate cu diverse sarcini electrice i cu substane aflate n dispersie ionic i molecular, particip la procesele fizice i fizico-chimice ce se petrec n sol.

Coloizii solului se mpart n trei grupe: - coloizi minerali argila, hidroxizii de aluminiu, fier i mangan, silicea coloidal, diverse

minerale primare etc.; - coloizi organici acizii humici i alte materii humice, hidrai de carbon i proteine; - coloizi organo-minerali compuii acizilor humici i compui minerali. Coloizii solului se formeaz n urma procesului de solificare, iar n cazul rocilor sedimentare,

n mare parte nainte de nceperea solificrii, prin procese de dezagregare i alterare a mineralelor primare i prin condensarea produilor de alterare rezultai.

Principalii coloizi ai solului sunt mineralele argiloase i acizii humici, urmai n ordinea importanei de hidroxizii de fier i aluminiu i silicea. Mineralele argiloase sunt electronegative, deoarece n reeaua lor cristalin se gsete gruparea hidroxil (OH-) legat de ioni de aluminiu sau datorit substituirii a unor ioni trivaleni cu ioni bivaleni.

Coloizii se gsesc n sol sub form de gel, n care particulele se unesc ntre ele, alctuind o reea cu structur spaial n care celulele rein apa. Substanele coloidale disperate n ap dau natere la soluii coloidale. Meninerea particulelor coloidale n stare dispers are loc sub aciunea forelor de respingere datorate potenialului electrocinetic al particulelor respective. n acest caz, coloidul se afl n stare de dispersie, suspensie sau peptizare. Cu ct potenialul electrocinetic este mai ridicat, cu att stabilitatea dispersiei este mai mare. Atunci cnd are loc o reducere a potenialului electrocinetic se micoreaz i forele de respingere dintre particulele coloidale, iar dac potenialul electrocinetic atinge valoarea 0 (punctul izoelectric), particulele coloidale nu se mai resping, ci se atrag, formnd agregate care se separ de lichid i se depun, trecnd ntr-o stare numit gel, fenomen care poart numele de coagulare. Procesul de trecere din stare de gel n stare dispers, de sol se numete peptizare. Coagularea poate fi reversibil, cnd coloizii trec uor din starea de sol n starea de gel (cationii bivaleni i trivaleni de Ca), i ireversibil pentru coloizii care trec greu n starea de sol (coloizi saturai cu ioni monovaleni Na+ i H+). Coagularea reversibil se realizeaz n cazul n care din starea de gel coloidal substanele pot trece din nou n stare dispers. Acest proces poart denumirea de floculare.

32

6.3 CAPACITATEA DE SCHIMB CATIONIC A SOLURILOR

Datorit strii de dispersie i a coloizilor solurile au proprietatea de a adsorbi diferite substane minerale i organice aflate n stare de dispersie molecular sau ionic.

Schimbul de cationi dintre complexul coloidal i soluia solului se realizeaz dup urmtoarele legi:

1. Legea echivalenei cantitatea de cationii provenii din sol n soluia solului este echivalent cu cantitatea de ioni deplasai din soluie n sol. n aceste condiii schimbul de cationi adsorbii din sol i cei din soluie cu care interacioneaz se desfoar n proporii echivalente.

2. Legea reversibilitii ionii din sol ads

Pedologia.pdf

Documents

Transcript of Pedologia.pdf