REZUMAT TEZ

Organizarea spaio-temporal a programului de cercetare, metodologia utilizat i descrierea zonelor cercetate

____________________________________________________________________________________________Mecanisme critice din sol implicate n controlul fluxurilor de nutrieni (azot i fosfor) la nivelul zonelor de ecoton

Universitatea din Bucureti

Departamentul de Ecologie Sistemic

i Dezvoltare DurabilLUCRARE DE DOCTORAT

Mecanisme critice din sol implicate n controlul

fluxurilor de nutrieni (azot i fosfor)

la nivelul zonelor de ecoton

Doctorand: Mihaela OPRINA-PAVELESCU

Conductor tiinific: Prof. Dr. Anghelu VDINEANU

R E Z U M A TCapitolul I : Motivaia alegerii temeiAlegerea temei a fost direcionat pe de o parte de recunoaterea importanei zonelor de ecoton ca uniti care furnizeaz resurse i servicii la nivelul complexeor de sisteme ecologice i pe de alt parte de cerinele impuse de adoptarea modelului de dezvoltare durabil, ca alternativ viabil de dezvoltare socio-economic, cerine care au determinat reconsiderarea rolului acestor zone i identificarea unor msuri care s contribuie la optimizarea funciilor acestora.

Cercetrile din ultimii ani destinate clarificrii structurii i funciilor zonelor de ecoton au demonstrat rolul acestor sisteme n furnizarea bunurilor i serviciilor i semnificaia mult mai larg a valorilor oferite de acestea n plan social i economic.

Cu toate acestea conservarea zonelor de tranziie ntmpin dificulti determinate de complexitatea aspectelor sociale i economice existente, limitele n nelegerea funcionrii, evalurii i prognozei sistemelor ecologice, de cooperarea insuficient dintre experii din diferite domenii, interaciunea limitat dintre comunitatea tiinific i factorii de decizie rspunztori de dezvoltarea i/sau implementarea politicilor de dezvoltare durabil. Problema fiind agravat i de obiectivele contradictorii la nivel decizional, incongruena dintre baza tiinific i instrumentele politice existente ct i de lipsa integrrii rezultatelor tiinifice n msurile prioritare sociale i economice, deciziile de protecie a acestor zone bazndu-se pn n prezent pe criterii tradiionale de conservare (raritate, endemism, reprezentativitate, unicitate sau ameninare) ignorndu-se beneficiile mult mai mari pe care le pot genera aceste zone.

Confirmarea rolului zonelor de ecoton n controlul eficient al migraiei unor elemente (azot, fosfor i altele) sau compui chimici ntre ecosisteme, ar putea constitui argumente deosebite pentru conservarea i amenajarea acestor zone de tranziie, cu rol cheie n controlul polurii difuze, elemente importante n planurile de management, att la nivel local ct i la nivel regional.Capitolul II: Analiza stadiului de cunoatere privind structura, funciile i procesele care au loc la nivelul zonelor de ecotonAnaliza bibliografic a reliefat aspectele majore legate de structura zonelor de ecoton i de potenialul funcional al acestora precum i caracteristicile solului implicate n procesele de retenie, transformare i acumulare care controleaz fluxurile biogeochimice ale azotului i fosforului care au loc la acest nivel.

A fost urmrit evoluia i semnificaia conceptului de ecoton, definit pentru prima dat ca zon de jonciune a dou comuniti (1905, Clements), ca n 1998, acestea s fie definite (Vdineanu) ca zone de grani dintre ecosisteme ca uniti structurale i funcionale elementare i dintre diferite categorii de complexe de ecosisteme, ierarhiei sistemice a sistemelor ecologice corespunzndu-i o ierarhie similar a zonelor ecotonale.

Utiliznd criterii precum asocierea acestor zone la reeaua hidrografic, ncadrarea ntr-o anumit zon biogeografic i unitate geomorfologic, regimul hidrologic i/sau natura ecosistemelor adiacente, au fost evideniate diferitele tipuri de zone de ecoton, precum i caracteristicile specifice ale acestora.Zonele ripariene, dezvoltate la interfaa dintre sistemele terestre i cele acvatice, au o importan deosebit, att n delimitarea ecosistemelor, ct mai ales n funciile complexe pe care le ndeplinesc n cadrul complexelor de ecositeme: ncarcarea/descrcarea apelor subterane, controlul inundaiilor, protecia mpotriva eroziunii, retenia nutrienilor, exportul de biomas, protecia mpotriva furtunilor, transportul apei, stabilizarea microclimatului i nu n ultimul rnd trebuie menionate funciile estetice i de recreere pe care le ofer.Zonele de ecoton neripariane se formeaz sub influena condiiilor geomorfologice, climatice, pedologice, hidrologice, de vegetaie sau chiar antropice, nefiind asociate vreunei reele hidrografice. Din aceast categorie, un mare interes suscit zonele de margine care limiteaz cmpurile/ parcelele agricole. Acestea fac parte integrant din structura complexului de ecosisteme rurale (landscape-ului) i au un rol deosebit n controlarea proceselor ecologice la acest nivel. Datorit interconectivitii, permeabilitii, heterogenitii, aceste zone acioneaz ca bariere sau coridoare, intervenind n fluxurile apei, vntului ct i n fluxul biologic. Literatura menioneaz eficiena acestor sisteme n retenia / acumularea i transformarea poluanilor i a nutrienilor dar i n meninerea i conservarea biodiversitii.n acest capitol sunt prezentate i componentele solului - mineral, organic, gazoas i lichid - precum i nsuirile fizice i chimice care condiioneaz o serie de procese precum adsorbia, desorbia, percolarea, evaporarea, mineralizarea, absorbia, precipitarea, care intervin n controlul fluxurilor de nutrieni la nivelul solului.Capitolul cuprinde o prezentare sintetic a principalelor teme abordate n cercetarea zonelor de ecoton ncepnd cu anul 1973, distingndu-se interesul pentru identificarea proceselor de retenie i transformare a poluanilor n interiorul zonelor umede, pentru capacitatea lor de tamponare i, n ultimile decenii, pentru refacerea i conservarea acestora.Datele prezentate subliniaz aspectele critice ale cercetrilor efectuate asupra zonelor de ecoton, i anume: procesele care au loc la nivelul sistemelor ecologice au fost abordate descriptiv, la nivel local, ponderea cea mai mare a studiilor fiind centrat pe zonele de ecoton ripariene. Dei analiza fluxurilor fizico-geochimice constituie o prioritate, extrapolarea rezultatelor la nivelul bazinului hidrografic se face, n continuare, cu dificultate datorit scrilor spaio-temporale diferite la care se manifest fenomenele ecologice, nivelele ierarhice superioare avnd o rat a proceselor mult mai mic dect nivelele inferioare.Concluziile desprinse n urma analizei structurii zonelor de ecoton, a potenialului lor funcional, a proceselor de retenie, transformare i acumulare a diferiilor nutrieni, a caracteristicilor solului implicate n controlul circuitelor biogeochimice la acest nivel, arat c zonele de ecoton reprezint elemente structurale importante n managementul complexelor de sisteme ecologice la nivel regional i c extrapolarea datelor de la nivel local la nivel regional constituie o prioritate. Analiza efectuat, aspectele critice identificate i concluziile obinute, au condus la formularea scopului i obiectivelor tezei de doctorat.

Capitolul III: Scopul i obiectivele lucrriiScopul lucrrii a fost acela de a evalua care sunt mecanismele care au loc la nivelul zonelor de ecoton din zonele agricole n vederea fundamentrii tiinifice a cilor de reabilitare a acestor structuri pentru asigurarea condiiilor dezvoltrii rurale durabile.

Ipotezele generale de lucru de la care s-a pornit n elaborarea tezei au pornit de la faptul c la nivel regional, se pot stabili corelaii ntre distribuia tipurilor de sol i cea a zonelor de ecoton, ntre diversitatea tipurilor de acoperire a terenurilor i ponderea zonelor de ecoton i ntre caracteristicile solului i ratele cu care se desfoar anumite procese la nivelul zonelor de ecoton.

Astfel c obiectivele stabilite pentru elaborarea tezei au vizat:

1. Identificarea structurilor implicate n controlul fluxurilor materiale, la diferite scri spaiale;

2. Identificarea i cuantificarea proceselor care condiioneaz dinamica fluxurilor de nutrieni n zonele de ecoton;

3. Compararea capacitii de retenie a zonelor ripariene cu alte zone de tranziie neripariene;

4. Fundamentarea conservrii zonelor de ecoton pe baza scenariilor de retenie

a nutrienilor .

Capitolul IV: Organizarea spaio-temporal a cercetrilor, metodologia utilizat

i zonele de cercetare selectate pentru realizarea obiectivelor tezei

Programul individual de lucru a fost strns corelat i s-a supus, la scar spaial i temporal, cu desfurarea programelor de cercetare aflate n derulare la nivelul Departamentului de Ecologie Sistemic i Dezvoltare Durabil al Universitii din Bucureti. Aceste programe au asigurat cadrul general i suportul financiar care au permis, pe de o parte realizarea obiectivelor majore ale programelor dar i derularea programului individual de lucru i atingerea propriilor obiective, program orientat pe studiul zonelor de ecoton, ripariene i neripariene din zonele agricole. Desfurarea cercetrilor proprii s-a realizat n cadrul programelor: NICOLAS (Nitrogen Control by Landscape Structures in Agricultural Environments), proiect de cercetare 1997-2000, ENV4-CT97-0395, EC DGXII, care a iniiat studii asupra fluxurilor de azot n zonele ripariene, forestiere i cu vegetaie ierboas, evalundu-se totodat i sensibilitatea structurilor ripariene la practicile agricole; EVALUWET (European Valuation and Assessment Tools Supporting Wetland Ecosystem Legislation), proiect desfurat n perioada 2001- 2004, ce a dezvoltat metodologia de recunoatere i evaluare a funciilor zonelor umede n context socio-economic regional, furniznd argumentele pentru recunoaterea compatibilitii dintre valorile sociale furnizate de ctre zonele umede i conservarea biodiversitii. Scopul proiectului a fost acela de a identifica modalitile necesare asigurrii unui management compatibil cu nevoile locale, de a mbunti percepia factorilor de decizie asupra beneficiilor multifuncionale pe care le ofer aceste zone. Pentru evidenierea caracteristicilor structurale i funcionale ale sistemelor luate n studiu, la diferite scri spaiale, programul individual de lucru a necesitat desfurarea unor activiti intensive, att pe teren, n laborator ct i pentru prelucrarea datelor, activiti care s-au extins pe durata a apte ani de zile. Trebuie menionat faptul c dac n programul NICOLAS activitatea s-a rezumat la analize realizate la nivel de ecosistem, n cadrul programului EVALUWET, activitatea s-a extins la scara bazinului hidrografic al Neajlovului. n cadrul fiecrui obiectiv al programului individual de cercetare, au fost stabilite activiti specifice i au fost urmrii anumii parametri.OBIECTIVE

ActivitiParametri urmrii

Identificarea structurilor implicate n controlul fluxurilor materiale ( O 1)

Identificarea sistemelor ecologice i a elementelor structurale;

Poziionarea spaial a elementelor structurale;

Evaluarea heterogenitii structurale;

Analiza tipului de acoperire i utilizare a terenului;

Stabilirea staiilor de prelevare.

Tipuri de sisteme ecologice;

Tipuri de elemente structurale;

Distributie spaial;

Pondere de reprezentare la nivel local i regional;

Activiti agricole.

Identificarea claselor, tipurilor, subtipurilor de sol de la nivelul siturilor analizate;

Caracterizarea fizico-chimic a elementelor structurale.

Culoare sol;

Schelet,neoformatii;

Densitate aparenta;

Textura;

pH;

Umiditate;

Continutul de fier, mangan i calciu;

Materia organic;

C %, H %, N %

Compararea capacitii de retenie a zonelor ripariene cu alte zone

de tranziie neripariene ( O 3)

Cuantificarea fluxurilor materiale la nivelul diferitelor zone de ecoton;

Analize ale solului.Formele anorganice azot

N-NH4

N-NO3

fosfor solubil; fosfor total;

Denitrificarea in situ (DNT);

Denitrificarea potentiala (DEA)

Fundamentarea dezvoltrii unor strategii de conservare pentru zonele de ecoton ca premize ale dezvoltrii rurale durabile ( O 4)

Clasificarea funcional a zonelor umede;

Identificarea gradului de similaritate a diferitelor elemente structurale;

Extrapolarea datelor privind fluxurile de nutrieni de la nivel local la nivel regional.Tipurile de zone de ecoton

Numrul de subbazine (sBH) similare dpdv hidrologic, al claselor de sol i al acoperirii / utilizrii terenurilor;

Ponderea sBH similare la nivel regional;

Lungimea si ponderea zonelor de ecoton (pe baza elementelor hidrologice, de sol i acoperirea / utilizarea terenurilor) la nivel sBH i regional

Intrri, transformri, acumulri, pierderi ale nutrienilor la nivel local

Activitile de teren au urmrit caracterizarea general a sistemelor ecologice i identificarea tipului de utilizare a terenurilor la nivel local, concentrndu-se pe identificarea i delimitarea tipurilor de sol prezente n cadrul siturilor de cercetare, identificarea diferitelor elemente structurale ale sistemelor ecologice i pe analiza tipului de utilizare a terenurilor.

Cercetrile s-au desfurat n bazinul hidrografic al rului Neajlov, bazin cu o suprafa total de 3720 km2 la nivelul cruia, pe baza heterogenitii structurale, a reelei hidrografice, solurilor i tipurilor de acoperire a terenurilor, au fost selectate cinci situri de cercetare: Glavacioc, cu o suprafa de 9 ha, Oarja, 13.4 ha, Suseni de 1.4 ha, Fcu de 94.5 ha i Bulbucata de 7.8 ha.

Cercetrile care au avut ca obiectiv compararea capacitii de retenie a diferitelor zone de ecoton s-au desfurat la nivelul bazinului Pleine-Fougere din Ille et Vilaine, Bretagne, Frana, situl de cercetare ocupnd o suprafa de 1 ha.Pentru identificarea tipurilor de sol prezente n cadrul siturilor de cercetare au fost realizate profile de sol, numrul i amplasarea acestora fiind stabilit n funcie de particularitile geomorfologice i ale vegetaiei din zona de studiu. Au fost stabilite orizonturile i s-a descris fiecare profil din punct de vedere al adncimii orizonturilor, culorii matricei, prezenei petelor i crpturilor, umiditii, structurii, efervescenei, neoformaiilor, texturii. Determinarea acestora a clarificat aspectele legate de scurgerile de suprafa i subterane, capacitatea de adsorbie, procesele de levigare etc. Evalurile de pe teren au fost confruntate cu rezultatele analizelor de laborator. Activitatea de teren a fost centrat i pe prelevarea probelor de sol pentru diferite analize chimice.

Pentru fiecare sistem ecologic s-au identificat elementele structurale, s-au caracterizat principalele tipuri de zone ecotonale din punct de vedere al tipului, formei, distribuiei i s-a analizat proporia de reprezentare a fiecrei structuri la nivel local. Scopul acestei activiti a fost acela de a estima rolul structurilor ecotonale, ripariene sau neripariene, n meninerea calitii sistemelor adiacente.

Suprafaele luate n studiu au fost astfel extinse nct s cuprind att diversitatea sistemelor ecologice dar i diversitatea agricol la nivel local, n aa fel nct s fie reprezentative pentru bazinul hidrografic considerat.

ntr-o prim etap s-au delimitat structurile permanente: agricole (cmpuri/parcele), cldiri, aezri, pduri. Ulterior, n cadrul structurilor permanente, cum ar fi folosinele agricole s-au identificat structuri de dimensiuni mai mici de tipul tufriurilor, anurilor, digurilor, blilor i mlatinilor. Acestea au fost apoi caracterizate din punct de vedere al formelor, suprafeelor, al raportului dintre numr acestora i suprafaa ocupat, poziiei n raport cu reeaua hidrografic sau cu reeaua de drumuri.

S-au efectuat analize ale hrilor, msurtori n teren, utiliznd Geographic Position System (GPS). Rezultatul a constat n delimitarea cmpurilor/parcelelor agricole i a diferitelor structuri ecotonale i a ponderii de reprezentare a acestora la nivel local, cu posibilitatea extrapolrii acestor rezultate la nivel de bazin hidrografic.

Analiza tipului de utilizare a terenurilor a avut ca scop estimarea intrrilor de nutrieni determinate de practicile agricole uzuale i elaborarea diferitelor scenarii de evoluie a structurilor rurale. n acest scop s-au utilizat metodele de inspecie n cmp i interviuri aplicate proprietarilor din zon, monitorizndu-se astfel tipurile de acoperire a terenurilor, activitile agricole, structura culturilor i asolamentele practicate. Activitatea s-a derulat pe toat durata desfurrii proiectelor de cercetare care au stat la baza acestei lucrri. Datele, corelate cu caracteristicile socio-economice din zon, infrastructur, accesul pe pia etc, au dus la evaluarea msurii n care aceste condiii au impus tipul de management aplicat la nivelul fiecrei gospodrii n parte. Pentru estimarea intrrilor / concentraiilor de nutrieni, determinate de practicile agricole, s-au avut n vedere i factorii de comand care acioneaz att la nivelul administraiei locale (legislaie, realocarea terenurilor) ct i la nivel social-economic (arendarea terenurilor, apariia unor noi tipuri de ferme), factori care ar putea determina modificri structurale i funcionale ale zonelor rurale. Activitile de laborator s-au axat pe determinrile fizice i chimice efectuate asupra probelor de sol prelevate la nivelul fiecrui sit de cercetare. Pentru a surprinde modificrile care apar n structura i dinamica diferitelor procese, activitatea, att cea de teren ct i cea de laborator, s-a extins pe o perioad de cinci ani, frecvena de prelevare a probelor i de determinare a diferiilor parametri stabilindu-se n funcie de variabilitatea lor spaio-temporal. Astfel, s-au efectuat cu o frecven anual, determinri legate de nsuirile fizce ale solurilor, realizate pe adncimea profilului de sol, precum cele de textur, structur, coninutul de schelet, densitatea aparent, caracteristici relativ stabile n timp. La nivelul sitului Glavacioc au fost amplasate 48 de puncte de prelevare n care au fost realizate aceste determinri, n Oarja 4 , Suseni 4 , Fcu 2 i Bulbucata 7, Ille et Vilaine 16 staii de prelevare.

Prelevarea probelor de sol pentru determinrile proprietilor chimice ale solurilor, aflate sub influen direct climatic, hidrologic i a vegetaiei, s-a realizat cu o frecven lunar. La nivelul fiecrui punct, s-au prelevat probe n cte trei replicate, pe trei adncimi. n Ille et Vilaine, prelevrile i determinrile s-au efectuat lunar, pe o perioad de patru luni (mai august 2000) ct a durat studiul. Solul a fost recoltat din stratul superficial, din primii 20 de cm. S-au determinat umiditatea solului, pH-ul, coninutul de materie organic, formele de azot anorganic N-NH4 i N-NO3 , denitrificarea potenial (Denitrification Enzyme Activity DEA), fosforul solubil (bioaccesibil), fosforul total, coninutul de Fe, Mn i Ca.Activitatea de birou a constituit o etap important n identificarea diferitelor elemente structurale ale sistemelor ecologice, care s-a realizat prin cartare indirect, utiliznd att bazele cartografice topografice i tematice, ct i imaginile satelitare i fotografiile aeriene. Aceasta a permis extragerea elementelor spaiale ce caracterizeaz heterogenitatea structural. n acelai timp, tot prin cartare indirect,s-a realizat asocierea distribuiei tipurilor de soluri, extrase de pe hrile pedologice digitizate, cu clasele de acoperire a terenurilor aa cum sunt ele difereniate n programul (CORINE Land cover). S-a analizat tipul de utilizare a terenurilor, utilizndu-se bazele de date oferite de programul CORINE Phare Natural Resources, hrile de soluri la scara 1: 200000, hari ale reelei hidrografice i hidrologice, rapoartele administraiilor locale, imagini satelitare, metode de cartare i teledetecie, metode de interpolare i extrapolare spaial (programele ARC Info, Geostatistics Analysis). Determinndu-se gradul de similaritate ntre diferitele modele structurale, s-a estimat funcionarea asemntoare a acestora, s-a estimat tipul de acoperire a terenurilor, fluxurile hidrologice, analiza spaial extinzndu-se la nivel de bazin hidrografic.

Metodologia pentru analiza datelor structurale a fost cea oferit de programele GIS , ARC Info, ARC View, Geostatistics Analysis iar rezultatele sunt prezentate ca imagini. Datele analizelor chimice i fizice sunt prezentate ca medii lunare n fiecare punct de prelevare, medii anuale la nivel de site, medii pe adncimea profilului de sol, abateri standard, domenii de variaie. Analizele statistice i reprezentarea grafic au fost realizate cu ajutorul programelor Excel, Statsoft 1999, MVSP.

Capitolul V: Rezultate i discuii

Pentru identificarea structurilor implicate n controlul fluxurilor materiale, la diferite scri spaiale (obiectivul 1 al tezei), s-a evaluat heterogenitatea structural la nivelul bazinului hidrografic al Neajlovului, pe baza elementelor hidrografice, a solurilor i a tipului de acoperire a terenurilor.

Identificarea claselor hidrologice principale, identificarea solurilor saturate i a distribuiei spaiale a acestora a permis estimarea suprafeelor de zone umede, ripariene i neripariene, la nivelul ntregului bazin hidrografic. Pe de alt parte, evaluarea lungimii zonelor de contact dintre diferitele tipuri de acoperire a terenurilor a condus la estimarea suprafeelor zonelor de margine, neasociate reelei hidrografice, i a ponderii lor de reprezentare la nivelul bazinului.

n acest scop s-au utilizat datele referitoare la principalele componente ale bilanului hidrologic: evapotranspiraia potenial, capacitatea de ap n cmp, scurgerile de suprafa i a scurgerile subterane cu aprovizionarea pnzei freatice, analizate i agregate, la nivelul bazinului, ntr-un anumit model de distribuie spaial. n acelai timp au fost identificate solurile i distribuia spaial a acestora., utilizndu-se hrile de soluri la scara 1:200 000, care au acoperit aproximativ 20000 km2. Hrile au fost scanate i ulterior, poligoanele de sol, suprafeele distincte ale diferitelor tipuri i subtipuri de soluri, au fost digitizate. Modelul distribuiei spaiale a solurilor la nivelul bazinului a fost suprapus peste modelul digital al terenului (DEM). Pentru compatibilizarea modelelor digitale utilizate n cadrul analizei hidrologice, a solurilor i utilizarea terenurilor, toate tipurile i subtipurile de soluri identificate pe fiecare hart, au fost transpuse n sistemul de clasificare FAO-UNESCO.

Diferenierea solurilor hidromorfe i a celor care prezint orizonturi specifice de exces de umiditate de suprafa sau datorat excesului freatic, a permis gruparea, pe baza caracteristicilor hidrologice, n soluri saturate i nesaturate. n urma analizei cluster, utiliznd ca variabile pentru descrierea solurilor: prezena carbonatului de calciu n orizonturile de suprafa, prezena srurilor de sodiu, a caracterelor vertice, vermice, prezena orizonturilor stagnice, gleice, luvice, solurile prezente n cele 79 de subbazine hidrografice au fost agregate n 5 grupe. Pe baza acestei grupri a subbazinelor au fost stabilite ulterior zonele de cercetare, selectate astfel nct s acopere la nivelul ntregului bazin Neajlov, heterogenitatea structural determinat att de soluri ct i de reeaua hidrografic i morfologia terenurilor.

Determinrile realizate au indicat suprafaa ocupat de solurile saturate, hidromorfe sau care prezint caractere stagnice sau gleice. Peste 32% sunt soluri saturate care funcioneaz ca zone umede ripariene i neripariene. Analiza tipului de hidromorfism arat c la nivelul bazinului, cea mai mare pondere o au solurile cu exces de umiditate de suprafa, 20.4%, urmate fiind de solurile hidromorfe din grupa Fluvisols i Gleysols, 9% i la urm de solurile aflate sub influena apei freatice n exces, 3% .Distribuia spaial a solurilor n funcie de caracterele de hidromorfism, mpart bazinul Neajlovului n dou zone distincte: nordic i central-sudic. Comparat cu modelul hidrologic, distribuia confirm caracteristicile solurilor din respectivele zone.

Pentru estimarea suprafeelor zonelor de margine, pe baza DEM i a bazei de date privind utilizarea terenurilor CORINE, a fost determinat tipul de acoperire a terenurilor la nivelul bazinului hidrografic. Utiliznd DEM i CORINE, au putut fi identificate structurile, determinat distribuia acestora la nivelul bazinului, lungimea lor i realizat estimarea suprafaei zonelor de margine la nivelul ntregului bazin, utiliznd trei variante de lime a acestora, ponderea lor ridicndu-se la 2.6 2.9% din totalul suprafeei.Zonele de margine, alturi de zonele umede ripariene i neripariene, pot fi luate n calcul pentru a estima capacitatea de retenie a nutrienilor la nivelul bazinului hidrografic (obiectivul 4 al lucrrii).

n vederea cuantificrii proceselor care condiioneaz dinamica fluxurilor de

nutrieni, azot i fosfor, n zonele de ecoton (obiectivul 2) au fost realizate

determinri la nivelul fiecrui sit de cercetare.

Pentru fosfor s-au evaluat procesele de adsorbie / retenie care au loc la nivelul particuleor de sol, precum i cele de pierdere prin percolare. Pentru azot, din totalul proceselor care caracterizeaz circuitul acestui element, n cadrul acestei lucrri s-au evaluat doar procesele de adsorbie la nivelul particulelor de sol, de percolare, denitrificare in situ parial, doar la nivelul zonei Glavacioc, denitrificare potenial, i nitrificare, datele fiind corelate cu nsuirile morfologice ale solurilor din zonele respective.

Astfel, aspectele urmrite au vizatidentificarea i caracterizarea solurilor n fiecare punct de prelevare, determinarea gradienilor de distribuie a diferitelor componente pe adncimea profilului de sol, n funcie de fluxurile hidrologice i urmrirea dinamicii temporale a respectivelor componente. La nivelul fiecrui sit i punct de prelevare a fost identificate grupele de sol i analizate din punct de vedere al texturii, coninutului de materie organic, coninutului de azot anorganic (N-NH4, N-NO3, N-NO2) i fosfor anorganic. Datele au fost prezentate comparat: intrare ieire din sistem, n funcie de gradientul geomorfologic, pentru a pune astfel n eviden capacitatea de retenie diferit, mai ridicat n zonele de ecoton care beneficiaz de anumite condiii hidro-geomorfologice. Analizele s-au extins i la nivelul sedimentelor i sistemelor acvatice limitrofe. Compararea capacitii de retenie a zonelor ripariene cu alte zone de tranziie neripariene ( obiectivul 3 ) s-a realizat pe baza evalurii potenialului de acumulare al azotului i fosforului n zonele ecotonale, la nivelul bazinului Pleine Fouger din Ille et Vilaine, Bretagne, Frana. Studiul a urmrit validarea ipotezelor conform crora zonele de ecoton, ripariene sau neripariene, care mrginesc cmpurile / parcelele agricole pot funciona ca rezervoare de azot i fosfor i c n zonele tampon, ratele diferitelor procese care au loc sunt mai intense comparativ cu sistemele adiacente. Determinrile, efectuate n orizontul de suprafa, demonstreaz corelaiile existente ntre textura solului, coninutul de materie organic, umiditate, coninutul diferiilor nutrieni dar i capacitile de retenie similare a zonelor neripariene (de margine) cu cele ripariene.Fundamentarea conservrii zonelor de ecoton pe baza scenariilor de retenie a nutrienilor ( obiectivul 4) s-a desprins ca obiectiv n cadrul lucrrii de doctorat datorit prioritilor politicii de dezvoltare rural n Romnia, care accentueaz necesitatea reducerii fenomenelor de poluare i dezvoltarea aciunilor de protecie i conservare a biodiversitii din zonele rurale. Datele bibliografice atest faptul c sectorul agricol constituie o surs de poluare nsemnat, urmat fiind de aezrile umane i de industrie, mai mult de 50% din ncrcarea cu azot i fosfor a solurilor i apelor de suprafa provenind din agricultur, care contribuie att prin descrcri directe (surse punctiforme) ct i prin poluare difuz (eroziune, scurgeri de suprafa).

Pentru estimarea capacitii de retenie la nivelul bazinului hidrografic al Neajlovului, s-au utilizat datele din literatur privind capacitatea de retenie la nivel local a azotului total i a fosforului total, aceasta apreciindu-se n funcie de suprafeele zonelor umede ripariene, neripariene i a zonelor de margine identificate. Dei zonele umede au o eficien mai ridicat n retenia nutrienilor, zonele de margine trebuie s constituie prioriti ale strategiilor de conservare proiectate la nivel local dar i regional, pentru a asigura premizele unei dezvoltrii rurale durabile. Desigur, o analiz extins, n care s fie abordate aspectele socio-economice, ar aduce mai multe argumente legate de sntatea populaiei, preuri, costuri i nivel de trai, care ar putea fundamenta deciziile de conservare i de ce nu, proiectare i dezvoltare, a zonelor de ecoton.Capitolul VI: Concluzii

Identificarea structurilor implicate n controlul fluxurilor materiale ( O1)

Heterogenitatea structural a sistemelor ecologice la nivelul bazinului hidrografic se poate aprecia pe baza reelei hidrografice, a datelor climatice, claselor, tipurilor i subtipurilor de sol precum i pe baza tipului de acoperire a terenului.

Elementele morfometrice ale reelei hidrografice, evapotranspiraia potenial, capacitatea de ap n cmp, scurgerile de suprafa i scurgerile subterane, constituie elementele de intrare eseniale n evaluarea bilanului hidrologic cu ajutorul modelelor de analiz i prognoz, precum Soil and Water Assessment Tool (SWAT), care permit identificarea principalelor caracteristici hidrologice i corelarea lor ulterioar cu alte elemente structurale.Identificarea solurilor saturate pe baza caracteristicilor de la nivel de tip i subtip de sol, determinarea distribuiei lor spaiale n corelaie cu extinderea reelei hidrografice i caracteristicile topografice, pe baza modelului digital al terenului, pot conduce la estimarea suprafeelor de zone umede, ripariene i neripariene, la nivelul ntregului bazin hidrografic.

n acelai timp, tipul de acoperire a terenurilor, identificat pe baza programului CORINE - Land Cover i validat de datele obinute la nivelul administraiilor locale, permite diferenierea tipurilor de zone de ecoton neasociate reelei hidrografice i estimarea suprafeelor zonelor de margine i a ponderii lor de reprezentare la nivelul ntregului bazin.

Tipul de utilizare a terenurilor poate constitui, n acest fel, o baz pentru elaborarea diferitelor scenarii de evoluie a structurilor rurale i implicit, pentru reproiectarea structural i funcional a acestora.

Identificarea i cuantificarea proceselor care condiioneaz dinamica fluxurilor de nutrieni n zonele de ecoton (O 2)

Dinamica fluxurilor de nutrieni depinde de regimul hidrologic, condiiile climatice, geomorfologia terenului, caracteristicile fizico-chimice ale solurilor, de tipul de vegetaie i de tipul de management aplicat n zona respectiv.

n zonele caracterizate de un climat mai umed, precipitaii mai abundente i regim hidric percolativ, componentele minerale sunt levigate pe adncimea profilului de sol cu att mai uor cu ct solurile au o textur mai grosier i apa percoleaz mai rapid. Cu ct viteza de percolare a apei pe profil ( viteza de infiltraie ) este mai mic, fiind determinat de coninutul ridicat de argil, cu att riscul splrii elementelor nutritive este mai mic. Pe solurile solurile argiloase i compacte, la care porozitatea total este predominant capilar, iar circuitele aerohidrice sunt deficitare, excesul de umiditate, att de natur freatic ct i stagnant, influeneaz dinamica azotului i a fosforului. Este un caz frecvent n care pierderea azotului are loc prin amonificare i n acelai timp crete accesibilitatea / solubilitatea fosforului i a fierului pentru plante. n solurile saturate, solubilitatea fosfailor crete datorit trecerii fosfatului feric n fosfat feros sub influena reductoare a bacteriilor anaerobe, proces stimulat de o temperatur ridicat. La aceste soluri evapotranspiraia este mai ridicat n comparaie cu alte soluri.

n condiii de umiditate crescut i temperaturi sczute activitatea microbian este limitat, fapt care conduce la acumularea resturilor organice la suprafaa solului, mai ales n zonele inundabile i reducerea cantitii de azot mineral furnizat.

Tipul i densitatea vegetaiei au un rol important n creterea coninutului de material fin pmntos (argil + nisip), cu efect direct asupra capacitii de reinere a apei, asupra proceselor de denitrificare i tamponare. La nivelul zonelor de ecoton se nregistreaz un coninut mai ridicat de material fin pmntos, textura fin, fa de sistemele limitrofe.

Acumularea materiei organice depinde, parial, de parametrii solului: textur i structur. Textura fin determin creterea capacitii de acumularea a materiei organice, a azotului i fosforului.

Retenia fosforului este corelat cu coninutul de materie organic, cu umiditatea din sol, intrrile de materie organic (litier), activitatea microbian dar i cu practicile agricole. n general, fosforul are o mobilitate redus din cauza adsorbiei puternice la suprafaa particulelor de sol.

Adsorbia fosforului la nivelul particulelor de sol, n special pe silicai i pe suprafaa oxizilor de fier i aluminiu, este corelat direct cu textura i coninutul de materie organic.

Coninutul ridicat de fier i mangan este corelat pozitiv cu coninutul de ap din sol, mult mai ridicat n zonele de ecoton, comparativ cu sistemele adiacente. Aciditatea i condiiile reductoare din sol favorizeaz prezena Fe2+ i Mn2+, determinnd nregistrarea unor niveluri crescute ale formelor dizolvate i schimbabile de fier i mangan.

n acelai timp, pe solurile argiloase, datorit condiiilor de umiditate ridicat i anoxie, nitrificarea are valori sczute, pierderile de azot prin amonificare sunt semnificative. NH4+ se oxideaz cu uurin i trece n NO3- atunci cnd temperatura din sol este mai mare de 5-80C.

Structura unui orizont pedogenetic influeneaz n mare msur procesele fizice, hidrofizice, de aeraie i implicit pe cele chimice i biochimice. In solurile structurate au loc concomitent procese aerobe i anaerobe. La exteriorul agregatelor se desfoar cu precdere procesele aerobe care duc la formarea compuilor oxigenai necesari nutriiei plantelor iar n interiorul agregatelor, materia organic este protejat avnd un rol esenial, alturi de mineralele argiloase, n reinerea i eliberarea ionilor.

Structura glomerular/grunoas, prezena rdcinilor fine ale vegetaiei ierboase ct i a urmelor activitii mezofaunei, au un rol important n redistribuia nutrienilor i mineralizarea acestora.

Compararea capacitii de retenie a zonelor ripariene cu alte zone de tranziie neripariene (O3)Morfologia terenului: panta de suprafa ct i cea de adncime, precum i condiiile hidrologice: adncimea la care se gsete stratul acvifer, debitul su, intensitatea fenomenelor pluviale, determin gradienii de cretere a capacitii de acumulare a diferiilor nutrieni.Poziionarea zonelor de ecoton, ripariene sau neripariene, n aval fa de eflueni precum suprafeele agricole, fac ca aceste zone s acumuleze i s rein umiditatea pe o durat mai lung de timp.

Att zonele de ecoton ripariene ct i cele neripariene funcioneaz ca zone de retenie / acumulare a diferitelor elemente, densitatea vegetaiei avnd un efect direct asupra proceselor de denitrificare prin furnizarea principalei surse de carbon organic mineralizbil utilizat de biomasa microbian.

Denitrificarea potenial are valori ale ratelor cu att mai nalte cu ct textura este mai fin i coninutul de ap este mai ridicat. Totui, atunci cnd manifestarea a condiiilor de reducere se extinde pe o perioad lung, determinnd o anaerobioz prelungit, biomasa microbian poate descrete afectnd procesul de denitrificare.Fundamentarea conservrii zonelor de ecoton baza scenariilor de retenie a nutrienilor (O4)

Dei reprezint o pondere redus n cadrul complexelor de sisteme ecologice, zonele de ecoton au o importan deosebit datorit poziiei care le plaseaz la interfaa dintre dou sisteme ecologice diferite, fiind considerate filtre i rezervoare pentru nutrieni, avnd un rol important n asigurarea calitii apei i controlul proceselor de eroziune.

Confirmarea rolului zonelor de ecoton n controlul eficient al migraiei unor elemente sau compui chimici ntre ecosisteme, prin dezvoltarea unor modele de simulare i prognoz, constituie argumente deosebite pentru conservarea i amenajarea acestor zone de tranziie.

Cunoaterea proceselor care se desfoar la acest nivel devine important prin prisma managementului la nivel regional, aceste zone fiind considerate elemente cu rol cheie n controlul polurii difuze.

Zonele de ecoton, n special cele ripariene, pot fi considerate n momentul de fa, importante resurse de mediu, importana lor fiind determinat de rolul pe care-l au n dezvoltarea socio-economic, datorit funciilor pe care le ndeplinesc: hidrologice, biogeochimice i ecologice. Acestor funcii li se pot ataa valori, cuantificabile n termeni monetari, n raport de percepia importanei lor, putndu-se astfel demonstra valoarea acestora. Evaluarea n termeni monetari facilitnd nelegerea acestei valori complexe de ctre economiti i politicieni, care ar putea avea n acest mod, argumentele necesare aplicrii unor msuri de protecie, conservare i de ce nu, extindere.

Mecanisme critice din sol implicate n controlul fluxurilor de nutrieni (azot i fosfor) la nivelul zonelor de ecotonPAGE 14Mihaela OPRINA-PAVELESCU UNIVERSITATEA DIN BUCURETI / Departamentul De Ecologie Sistemic i Dezvoltare Durabil