PROBLEME

DE

ECOLOGIA SOLULUI

Prof.Dr. MIHAI BERCA

2008

ÎNAINTE DE TOATE

Drag cititorule,

Nu se poate s nu- i fie cunoscut cât de important este solul pentru noi oamenii, pentru hrana,

habitatele, bun starea, securitatea i s n tatea noastr i a tot ce ne înconjoar . Nimic nu ni se poate

întâmpla bun sau normal în absen a solului. R ul sau nenorocirile vie ii noastre au început o dat cu

degradarea i pierderea solului. Orice ton de p mânt plecat din hectarele noastre - i nu avem decât în jur

de 0,45 ha arabil pentru fiecare locuitor sau 0,7 ha agricol/locuitor - echivaleaz cel pu in cu pierderea

unui membru drag al familiei noastre. A a ar trebui v zut problema de c tre to i locuitorii rii i ai

planetei.

Este îngrozitor s consta i c din teritoriul na ional pleac anual în medie peste 100 milioane tone

sol fertil, o bog ie natural pe care bunul Dumnezeu ne-a dat-o i pe care noi niciodat nu vom putea s-o

mai recuper m. Am pierdut-o pentru c n-am tiut s-o gestion m, pentru c am fost fie ne tiutori, fie

lacomi, fie amândou deodat , oricum am fost foarte „R I” cu p mântul care ne-a iubit i ne-a hr nit

milenii de-a rândul.

M-am gândit s scriu aceast carte, alc tuit altminteri din ase module diferite, dar foarte

interconectate, cu scopul de a v pune la dispozi ie o parte din cuno tin ele i practica mea în a ne îngriji

de p mânt, de sol, pe care, în str fundul sufletului dumneavoastr îl iubi i, dar pe care nu ti i înc a-l

pre ui la adev rata lui valoare. Solul este un organism viu, i în rela iile noastre cu el trebuie s inem cont

în primul rând de acest lucru, c ci a a cum ne-a dat via , solul poate s ne-o i ia, prin simpla lui

dispozi ie. Sintagma biblic cum c „omul s-a n scut din p mânt i în p mânt se va întoarce” explic

cum nu se poate mai bine filozofia recicl rii materiei organice. Este important s tim c solul este cel

responsabil de aceast reciclare i c în absen a lui materia organic , a adar inclusiv omul, nici n-ar fi, i

deci nici nu s-ar putea recicla, c ci ceea ce nu exist , nu se poate nici recicla.

De aceea, drag cititorule, gânde te-te bine ce faci atunci când î i tai copacii din spatele casei sau

î i abandonezi f r responsabilitate p mânturile. R ul pe care i-l faci ie se va prelungi într-un mod

agravant la copii, i mai ales la nepo ii t i. Oare î i pas cu adev rat de ei? Dac da, cite te aceast carte i

schimb - i mentalitatea. i chiar dac în aceast carte se repet unele desene, fotografii i concluzii,

aceasta este numai spre binele t u.

Autorul

CUPRINSUL

Introducere

1. DESPRE BACTERII I FOLOSIREA AZOTULUI LA CULTURILE AGRICOLE

1.1 INTRODUCERE 1.2 SOLUL ESTE UN MATERIAL VIU

1.2.1. Exist îns solu ii1.2.2 Înlocuirea azotului industrial cu cel fixat biologic

2. SOLUL – ORGANISM VIU

2.1 DEFINIREA SOLULUI CA ORGANISM VIU 2.2 FORMAREA I EVOLU IA SOLURILOR 2.3 COMPONENTELE SOLULUI

2.3.1 Scheletul sau textura solului 2.3.2 Structura solului 2.3.3 Detalii despre volumul porilor 2.3.4 Forme ale structurii solului i modul lor de formare

2.4 APA DIN SOL 2.4.1. Indicatorii cei mai importan i lega i de circula ia apei în sol idisponibilitatea ei c tre plante. 2.4.2 Poten ialul de ap al solurilor.

2.5 PARTEA VIE A SOLULUI 2.5.1 Biodiversitatea solului 2.5.2 Humusul i fertilitatea solului 2.5.3 Descrierea etapelor care conduc la formarea humusului 2.5.4 Func iile humusului 2.5.5 Formele de humus

2.6 FUNC IILE SOLULUI Bibliografie

3. COMPACTITATEA SOLULUI O PROBLEM NA NA IONAL A SOLURILOR DIN ROMÂNIA

1. INTRODUCERE2. CE ÎN ELEGEM PRIN COMPACTITATEA SOLULUICe se în elege prin compactarea d un toare?Cum pot fi recunoscute compact rile d un toare ale solului 3. CE ÎNSU IRI AR TREBUI S OFERE UN SOL ECOLOGIZAT DIN SUDUL

ROMÂNIEI?Situa ia în câmp Determinarea compactit ii solului

i ce se întâmpl cu produc ia?3.4 CONCLUZII

Bibliografie

4. EROZIUNEA SOLULUI CEA MAI GRAV BOAL A SOLURILOR LUMII

4.1 DEFINIREA EROZIUNII I FORME ALE EROZIUNII SOLULUI

4.1.1 Eroziune cauzat de ap , sau hidric4.1.2 Eroziune cauzat de vânt

4.2 MECANISMELE EROZIUNII, ALE PIERDERILOR DE SOL 4.2.1 Capacitatea de erozivitate R

4.2.2 Condi iile sau parametrii topografici (L – S) 4.2.3 Indicator derivat din modul de utilizare a solului „C” 4.2.4 Indicele de protec ie „P”

4.3 EVALUARE GENERAL A PIERDERILOR DE SOL 4.3.1 Importan a eroziunii solului

4.3.2 Influen a eroziunii solului asupra recoltelor 4.3.3 Pierderile de sol i de produc ie datorit eroziunii din spa iul românesc

4.4 MECANISMELE EROZIUNII I LEGEA REVIZUIT A ECUA IEI UNIVERSALE A PIERDERILOR DE SOL (ECUA IA RUSLE) - DETALII TEHNICE 4.4.1 Ecua ia revizuit a pierderilor universale ale solului, cu referin la energetica ploilor în câmpul erozional (USLE)

4.4.1.1 Energia generat de ploi4.4.1.2 Factorul de erodabilitate K4.4.1.3. Factorul LS (Length – Slope factor) sau factor, coeficient, legat de

m rimea i lungimea pantei 4.4.1.4. Coeficientul C - factor management de protec ie utilizând mulciul 4.4.1.5. Factorul „P” – suportul practic sau factorul de acoperire cu vegeta ie4.4.1.6. Calculul modelului conform ecua iei universale

4.5 EROZIUNEA DATORIT MI C RILOR DE AER (EOLIAN )4.5.1 Mecanismele eroziunii prin vânt sau eoliene

4.5.1.1. Rularea particulelor 4.5.1.2. Plutirea particulelor

4.5.2 Calculul cantit ii de sol erodat prin vânt 4.6 PROBLEME GENERALE ALE EROZIUNII SOLULUI

4.6.1 Importan a preven iei în combaterea eroziunii 4.6.2 Principiul combaterii directe a eroziunii 4.6.3 Metode concrete de combatere a eroziunii solului

4.6.3.1 Metodele legate de sistemul de cultur4.6.3.2 Sistemul de lucr ri ale solului 4.6.3.3 Alegerea culturilor i asolamentele 4.6.3.4 Terasele i terasarea 4.6.3.5 Mulcirea combate semnificativ eroziunea pe solurile agricole 4.6.3.6 Protec ia împotriva eroziunii prin vânt 4.6.3.7 Metode chimice de stabilizare a solurilor

Bibliografie

5. MICORIZA I MICORIZAREA CONTROLAT

5.1 INTRODUCERE 5.2 DEFINI IA MICORIZEI I UTILITATEA EI 5.3 FUNC IILE MICORIZEI

5.3.1 Detalii asupra modului de exercitare a func iilor micorizelor. Aplica ii practice

5.3.2 Cre terea rezisten ei plantelor contra bolilor 5.3.3 Beneficiile sistemului simbiotic plante-ciuperci. Concluzie important Bibliografie

6. AZOTUL ÎN NATUR I AGRICULTUR

6.1 INTRODUCERE6.2 FIXAREA AZOTULUI DIN AER 6.2.1 Fixarea biologic a azotului 6.2.1.1 Fixarea nesimbiotic a azotului 6.2.1.1.1 Procesul de denitrificare i importan a lui pentru ciclul azotului 6.2.1.2 Fixarea simbiotic a azotului în sol 6.2.1.2.1 Alte simbioze pentru fixarea azotului, genul Frankia 6.2.1.2.2 i monocotilele folosesc azot fixat 6.2.2 Importan a economic i ecologic a fix rii simbiotice a azotului 6.3 STATISTICI NECESARE RECONSTRUC IEI ECOLOGICE ÎN CAZUL LIPSEI SAU SURPLUSULUI DE AZOT 6.4 EXEMPLE PRIVIND FORMUL RI BACTERIOLOGICE PENTRU ÎMBUN T IREA ACTIVIT II BIOLOGICE A SOLULUI

Bibliografie

7. PROBLEME ALE MANAGEMENTULUI AZOTULUI PENTRU SOIURILE DE GRÂU TIP PREMIUM

7.1 DEFINI IE7.2 CONSUMUL AZOTULUI DE C TRE GRÂU 7.3 PLANUL DE MANAGEMENT AL FERTILIZ RII7.3.1 Evaluarea formelor minerale ale azotului 7.3.2 Stabilirea dozelor de azot 7.3.3 Modul de aplicare al îngr mintelor cu azot la soiurile de grâu Premium 7.3.4 Când, cum i sub de form se aplic azotul la cereale tip Premium 7.3.4.1 De ce nu se aplic azot toamna 7.3.5 Sub ce form se aplic îngr mintele cu azot 7.3.6 Corec ii

Bibliografie

List figuri i tabele

List figuri

Capitolul 2 Figura 1 - De la stânc la sol (dup Klohn/Windhorst 1999 modificat) Figura 2 - Ac iunea comun a factorilor în pedogenez (figur modificat dup Schroeder, 1992). Figura 3 - Fenomene actuale de formare a solului prin degradarea stâncilor în Mun ii F g ra ului (stânga – foto original) i imposibilitatea form rii solului din cauza lipsei de ap (dreapta – de ert – foto anonim). Figura 4 – Structura mineral a solului (IFOAM) Figura 5 – Evolu ia de la structura mineral spre cea mineralo-organicFigura 6 - Procese de pedogenez în cadrul lan ului cauzal. Factori, procese, însu iri. (Modificat dupSchroeder, 1992) Figura 7 – Fiecare sol are personalitatea sa. Figura 8 – Model PEDON într-un sol de p dure complet format (Sursa: Enciclopedia Britanic , 1999) Figura 9 – Un model PEDON pentru zona plan de câmpie, inclusiv agricol . Sursa: modificat dupunc.edu/courses/2004ss1/geog/Figura 10 – Raportul ideal între componente Figura 11 - Reprezentare schematic a texturii solului (original) Figura 12 - Triunghiul texturii. Sursa: http://www.payer.de/entwicklung/entw0314.gifFigura 13 - Reparti ia volumului solului în func ie de elementele componente Figura 14 - Prezentare schematic a diferitelor forme de agregare a solurilor (modificat dup Schroeder, 1992).Figura 15 - Structura poliedric într-o p une din zona comunei Brebu (foto autor) Figura 16 - Coeren a dat de acizii humici într-un sol cernoziomic ecologizat (Foto autor mai 2008) Figura 17 - Agregate tip granulat f râmi ate în diferite dimensiuni sub o cultur de grâu ecologizat(Foto autor mai 2008) Figura 18 - Agregate tip granulat, cu un mare grad de f râmi are, sub cultura de maz re. Sunt vizibile nodozit ile de maz re bine dezvoltate. Pe acest sol s-a ob inut în 2008, 4280 kg maz re, soiul Rosalia (Foto autor) Figura 19 – Forme de ap din sol Figura 20 - Diferite forme de ap prezente în sol Sursa: http:/www.xfaweb.baden-wuertemberg.de/Alfaweb/berichte/mza11/abb228.gif Figura 21 – Leg turile apei cu solul Figura 22 – Curba tensiunii (re inerii) i a disponibilit ii apei în sol; N = sol nisipos; L = sol lutos; A = sol argilos. Figura 23 - Corela ia între tipul structural de sol i principalii parametri ai apei în sol (prelucrat dupEhlers, 1996). Figura 24 - Posibilit ile de mi care a apei în sol sub ac iunea dimensiunilor porilor, adic ale for elor de tensiune capilar .Figura 25 - Ecologizarea prin structurare a unui sol cernoziom greu în Câmpia Burnasului. Foto original Figura 26 – Arhitectura p r ii solide a solului. Sursa: wwwpoyer.de/entwicklung Figura 27 - Organisme întâlnite în sol pe o suprafa de 1 m2 în stratul superior de 30 cm Grafic : Erhard Po in (în Jedicke. R, 1989; Boden-Anstehung, Oekologie, Schulz Rovensburg; O. Meier, pag. 68). Figura 28 - Sintez a componentei biodiversit ii în soluri ecologice de sub paji ti i p une.Prelucrat dup Schröder D., 1992. Figura 29 - Construc ia biostructurat a edafonului Figura 30 - Reparti ia edafonului pe grupe în viziunea Wikipedia 2008 Figura 31 - Biodiversitatea exprimat gravimetric. Exprimare în % a diferitelor segmente de popula iiFigura 32 - Indicatorul num rului mediu de organisme în sol în zonele climatice temperate (scala logaritmic )Figura 33 - Corela ia dintre activitatea biologic a solului i temperatura lui (Göttringer Wald – Makrofauna)

Figura 34 - Influen a valorilor pH asupra compositului speciilor în cadrul unor viermi mici în solurile de p dure. Sursa: Programul de monitorizare de durat a solului [NRW – (Nordrhein – Westfalen)] Figura 35 - Schem a form rii i degrad rii humusului (original) Figura 36 - Formarea substan elor humice. Prelucrare dup un manuscris al Institutului de Pedologie HanovraFigura 37 - Schema reactiv a determin rilor radiometrice a grup rilor func ionale ale acizilor huminici Figura 38 - Formarea complexului argilo-huminic, absorb ie i desorb ieFigura 39 - Asanarea solului prin transform rile microbiologice i transformarea în humus a TNT. Sursa: D. Bruns-Nagel. Diserta ie, 1997. Figura 40 - Schem a func iilor solului Figura 41 - Corela ia între fertilitatea solului i productivitatea lui (Gisi i colab., 1997)

Capitolul 3 Figura 1 – Raportul ideal între componente Figura 2 - Evolu ia de la compactitatea normal spre cea d un toare are loc, de regul , antropic. Figura 3 - Modific rile densit ii aparente a solului (DA) ca i a volumului porilor (VP) în diferite orizonturi ale unui sol argilo-luto-nisipos din lunca Rinului. ( Petelkau H., 2005; prelucrare avansat ).Figura 4 - Corela ia dintre num rul de r d cini i densitatea solului. Media a 134 cercet ri efectuate pe diferite soluri (Petelkau H., 2005) Figura 5 - Corela ia generat de diverse niveluri DDC asupra m rimii recoltei – 104 determin ri în Germania (Petelkau H., 2005). Figura 6 - Dou variante extreme: stânga pozitiv , dreapta negativ , privind alc tuirea arhitectonic a solului (original). Figura 7 - Componentele unui microagregat de sol, v zute la microscop Figura 8 - Penetrometru de teren Dickey John Figura 9 - Secven de sol din stratul tasat Figura 10 - Fenomenul de compactare afecteaz grav solul Figura 11 - Distrugerea hardpanului m re te accestul r d cinilor i al apei în profunzime, garantând recolte de 3 – 4 ori mai mari, mai ales pe timp de secet .Figura 12 - Prin subsolare profund , blocurile masive de sol dur vor fi ridate, deschizând în profunzime c i de p trundere a apei, r d cinilor i a altor forme de via . Se reface vitalitatea solului. Figura 13 – Corela ia dintre compactitatea solului (kg/cm2) i nivelul recoltei de grâu (Dt/ha) în anul 2007 în sudul României Figura 14 - Starea fenologic a soiului de grâu Capo dup împ iere pe un sol foarte compactat – Alexandria 2007. (Compactare 35 kg/cm2/50 cm) condi ii de secet dur .Figura 15 - Starea fenologic a soiului de grâu Capo înainte de recoltare pe un sol foarte compactat. Alexandria 2007 (Compactare 30 kg/cm2/ 50 cm adâncime) recolt 700 kg/ha. Figura 16 - Starea fenologic a soiului de grâu Capo pe un sol pu in compactat (14 kg/cm2/50 cm adâncime sol), Modelu 2007. Produc ia mai mare de 3500 kg/ha.

Capitolul 4 Figura 1 - Eroziune de impact (splash erosion). Sursa: http://plantandsoil.unl.edu/croptechnology2005 Figura 2 - Eroziune prin sp lare la suprafa . Este provocat de excesul de ap , neinfiltrat în sol, i de panta terenului i lipsa de acoperire cu vegeta ie sau mulci . Sursa: http://plantandsoil.unl.edu/croptechnology2005 . Figura 3 - Eroziune sub form de rigole, determinat pe pante de distrugerea apei în curgere spre zone mai slabe ale solului. (Foto autor, Malul cu flori, jud. Dâmbovi a) Figura 4 - Eroziune sub form de an uri sau canale pe o p une. Sursa: http://plantandsoil.unl.edu/croptechnology2005 . Figura 5 - Eroziune sub form de an uri pe o p une de la Malul cu flori, jude ul Dâmbovi a (foto autor). Figura 6 - În func ie de tipul de vânt i deplasarea particulelor de sol în aer i pe sol apar trei forme de eroziune.Figura 7 - Modul cum se deplaseaz apa din precipita ii i cum se realizeaz volumul de ap scurs pe pant (VSP) (original) Figura 8 - Microcrater alc tuit din pic turi de ploaie mari (7 mm) la o vitez de 8 m/s în cursul unei ploi toren iale.

Figura 9 - Trei situa ii care ilustreaz formarea catastrofelor prin ploi i eroziuni (original) Figura 10 - Factor de corec ie concavitate/convexitate Figura 11 - Schem a unei zone în Mun ii Ciucului supus unui complex proces de eroziune de suprafade mare intensitate i unor alunec ri de profunzime (original). Figura 12 - Estimarea pierderilor de sol. Sursa: Prasuhn V., Gruenig K., (2001), Evaluation der Oekomassnahmen Phosphorbelastung der Oberflächengewässer durch Bodenerosion, p. 73. Figura 13 - Reprezentare grafic a principalelor forme geometrice care influen eaz reparti ia prin eroziune a solului. Figura 14 - Evolu ia produc iilor în func ie de pozi ionarea pe pantFigura 15 - Corela ia dintre produc ia de grâu (to/ha), panta terenului (%) i cantitatea de sol antrenat (to/ha) Figura 16 - Corela ia dintre produc ia de porumb, m rimea pantei i cantitatea de sol erodat România multianual Figura 17 - Eroziune de adâncime provocat de ploi abundente în SUA. Foto în 3D (Wikipedia) Figura 18 - Harta pierderilor de sol în SUA (Hunt, 1974) Figura 19 – Corela ia dintre m rimea pantei (%) i nivelul produc iei de grâu, media (to/ha) multianualRomânia Figura 20 - Corela ia dintre pant (%) i produc ia de porumb (to/ha) multianual România Figura 21 - Pericolul adus de eroziune i reflectat în pierderi de recolt în SUA în func ie de tipul de sol. Figura 22 - Cre terea eroziunii. Efectul eroziunii asupra produc iei culturilor. Figura 23 – Corela ia dintre panta terenului (%) i pierderile de sol prin eroziune (to/ha) Figura 24 - Corela ia dintre solul erodat (to/ha) i nivelul produc iei de porumb (to/ha) multianual România Figura 25 - Corela ia dintre panta terenului (%) i pierderi de sol la grâu prin eroziune (to/ha) Figura 26 - Corela ia dintre panta terenului (%) i pierderi de sol (to/ha) la porumb multianual România Figura 27 - Impactul pic turilor de ploaie asupra suprafe ei de baz (solul, în cazul nostru). Prelucrat dupSpringer, 1976. Figura 28 - Distribu ia tipic a pic turilor de ploaie (dup Springer, 1976). Figura 29 - Caracteristicile unei ploi naturale „ideale” constând din constant sferic a diametrului pic turilor distribuite uniform în aer (dup Springer, 1976). Figura 30 - Eroziune cvasiuniform de suprafa , predic ionat de func ia RUSLE. Sursa: Planning Library Soil – Erosion: www.leelanau.ec Figura 31 - Eroziunea tip rigole predic ionat i ea de ecua ia RUSLE. Sursa: Planning Library Soil – Erosion: www.leelanau.ecFigura 32 - Eroziune concentrat generat de soluri neprotejate. Sursa: H. von Es: Nu este predic ionatde RUSLE. Figura 33 - Corela ia între intensitatea ploii i durata ei. Figura 34 - Definirea lungimii pantei utilizat în Rusle (Renard i colab. 1987) – prelucrare. Figura 35 – Modelul erozional în func ie de energia ploilor (R) i indicele „LS” în Valea C lug reascFigura 36 - Nomograme USDA utilizate pentru calculul factorului „K” Figura 37 - Triunghiul standard USDA privind textura solului. Figura 38 - Prezentare schematic a ac iunii combinate aer – particule de sol, în mi care, i producerea eroziunii prin vânt (Breburda J., 1983) Figura 39 – Prezentare schematic a cauzelor energetice ce provoac „efecte tip avalan e” în eroziunea eolian .Figura 40 – Eroziune i transport eolian prin mi care în suspensie a pulberilor în aer. Depunerile au loc atunci când vântul se reduce sub 10 km/h i pot aduce pagube culturilor habitatelor i solurilor r mase f r stratul superficial. Figura 41 - Eroziune i transport eolian sub form de furtuni de praf. Figura 42 - Furtunile de nisip sunt foarte prezente în Pakistan, Sahara i alte zone uscate i produc modific ri mari ale reliefului. Combinate cu alte riscuri precum secete, uragane, cutremure i explozia vulcanilor creaz o adev rat stare critic pentru ecosisteme i habitate. Figura 43 - Evolu ia solurilor uscate spre de erturi tip pavaj. Fenomenul are loc în trei etape. Figura 44 - Nisipurile transportate de vânt se acumuleaz sub form de dune, care se deplaseaz .Figura 45 - Dune formate urmare a unei furtuni de nisip.

Figura 46 - Rela iile cauzale ale procesului de defla iune (sol erodat i transportat de vânt). Valorile minimale se modific în func ie de m rimea particulelor de sol (Chepil 1957). Figura 47 - Schem a sistematiz rii metodelor de control al eroziunii Figura 48 - Sistemele de lucrare a solului frecvent prezente în agricultur (A.G. Borde i colab., 2000) Figura 49 - Teren terasat pe pant într-un bazin hidrografic cu executarea lucr rilor paralel cu curbele de nivel i taluz înierbat cu ierburi perene. Eroziune integral stopat . Sursa: Nestor D. (2004) Figura 50 - Utilizarea fâ iilor înierbate pentru controlul eroziunii într-un bazin hidrografic din Moldova, România. Sursa: Nestor D., 2004. Figura 51 - Alegerea culturilor în func ie de for a lor antierozionalFigura 52 – Structura culturilor (%) în func ie de panta terenului (x) i for a antierozional a culturilor (y) Figura 53 - Culturi în fâ ii în viziunea cercet torilor de la Perieni (Nestor D., 2004). Figura 54 - Prezentare schematic în profil transversal a diferite tipuri constructive de terase Figura 55 - Terase destinate culturii viei în Ahrtal Figura 56 - Terase tip platform pentru cultura orezului în China. Figura 57 - Efecte pozitive asupra solului ob inute ca urmare a mulcirii (original) Figura 58 - Aparatura de scarificat solul pân la 55-60 cm cu dislocarea buruienilor i a altor resturi organice, t iere vertical a solului i orizontal a buruienilor la adâncimea programat . De regul însmasa principal a r d cinilor buruienilor se afl în stratul de 5-15 cm. (Foto autor) Figura 59 - Mulci ob inut din t ierea vegeta iei naturale pentru protec ia suprafe elor în pant .Figura 60 - Mulci ob inut din tocarea tulpinilor de porumb care acoper apoi cu un strat organic solul Figura 61 - Perdea de protec ie a culturilor agricole în Germania Figura 62 - Influen a perdelelor din salcâm asupra produc iilor de grâu (2003). Sursa: Nu , 2007)

Capitolul 5 Figura 1 - Prezentare schematic a unei micorize (Lagrange, 2001) Figura 2 - Lactarius deliciosus ob inut prin micorizare pe conifere (pin) (Pepinierele Robin, 2007). Figura 3 - Fructifica ii de lactarine delicioase (Lactarius deliciosus) în vârst de un an pe plante tinere de pin negru (Robin-ANTI-CHIGNON-R430). Figura 4 - Detaliu sub microscop asupra micorizei de Lactarius pe pin. Figura 5 - Diferen a între principalele dou forme de micorize Figura 6 - Modele de manifestare a ecto i endomicorizelor (re eaua Harting). Sursa FAO. Figura 7 - Hifele ciupercilor penetreaz suprafa a în condi ii potrivite i specifice de clim i formeazfructifica ii (Simon Egli, Ivano Brunner – 2002). Figura 8 - Ectomicoriz înregistrat în 31.05.2008 într-o p dure de fag în zona V ii Doftanei. (Foto autor) Figura 9 - Ectomicoriz în solul din P durea Mosti tei. (Foto autor) Figura 10 - Miceliu ectomicoritic în p duri de molid din Valea Doftanei, 31.05.2008 (Foto autor) Figura 11 - Ectomicoriza folose te ca mediu nutritiv conurile coniferelor. (Foto autor 31.05.2008) Figura 12 - Hifele ciupercii formeaz o manta dens de jur împrejurul celor mai fine r d cini ale arborelui sau plantei, m rind considerabil for a i cantitatea de nutrien i absorbi i (Sursa Uni. Hochenheim)

Figura 13 - Dezvoltarea r d cinilor în func ie de micorizare. Dreapta: micorizat; stânga: f r micoriz .Figura 14 - Plant horticol cu r d cin micorizat (dreapta) i f r micoriz (stânga). Figura 15 - Dezvoltarea r d cinilor în ghivece în varianta micorizat (stânga) i nemicorizat (dreapta). Sursa: Universitatea Giessen, www.biosicherheit.de Figura 16 - Micoriz arbuscular (schem )Figura 17 - Stabilizarea agregatelor solului de c tre agen ii de agregare pu i la dispozi ie de un compost micorizat aplicat solului (prelucrare dup Annabi M, 2005). Figura 18 - Efectul micorizei asupra cre terii biomasei la orz în experien ele de laborator. Recoltele de boabe s-au corelat cu biomasa. Sursa: Universitatea Giessen (www.biosicherheit.de)Figura 19 - Efectul micorizei asupra cre terii diferen iate a florilor de clopo ei (Foto autor) Figura 20 - Efectul micorizei asupra cre terii diferen iate a petuniilor (Foto autor) Figura 21 - Absorb ia elementelor nutritive în cazul micorizei se face predominant de c tre hifele sub iri ale ciupercii.Figura 22 - R d cini micorizate la specia Cornus-mass.Ele m resc de 2-3 ori absorb ia din sol a elementelor nutritive (foto autor).

Figura 23 - Realizat pe mediu de agar-agar, micoriza s-a dezvoltat spre zona vasului bogat în elemente nutritive. peri orul radicular este blocat. Ciuperca partener este Lactarius pubescent. Sursa: www.helas.bto.ed.ac.ukFigura 24 - Senna spectabilis în plin floare Figura 25 - Absorb ia m rit a fosforului la doze mici, în condi iile plantelor cu micorize (sursa Barrow J, 2005) Figura 26 - Diagram tip arbore a beneficiilor sistemului simbiotic plant -ciuperci în natur i agriculturANEXA 1 - Compara ie între o ectomicoriz i o endomicorizANEXA 2 - Micoriza serve te la combaterea eroziunii ANEXA 3 - Schem privind interac iunea dintre ciuperci, bacterii i viru i în sol.

CAPITOLUL 6 Figura 1 - Circuitul terestru al azotului (dup Griffiths) Figura 2 - Complexul enzimatic hidrogenazFigura 3 - Complexul enzimatic nitrogenazaFigura 4 - Ordonarea cofactorului FeMo i a clusterului calorimetru Figura 5 - Modul de reac ie al complexului nitrogenazFigura 6 - Lan uri de cyanobacterii Figura 7 - Celule de Nitrosomonas europae unite câte dou m rite de 39.000 de ori la microscop (dup filebox.vt.edu) Figura 8 - Celule de Nitrosomonas oligotrophae sub form de grupaje în sol (sursa: filebox.vt.edu) Figura 9 - Specie de Nitrobacter care ajut la continuarea procesului de nitrificare i de transformare a nitritului în nitrat. Figura 10 - Un arbore genealogic al unor gene nitroreductaze selec ionale. Sursa: Broker Max Plank-Institut für terrestrische Mikrobiologie, 2006. Figura 11 - Rela ia de fixare – nitrificare, denitrificare în sol Figura 12 - Oxidarea i reducerea azotului în plante i sol. Sursa: Wikipedia Figura 13 - Analiza popula iilor denitrificatoare prin tehnici biomoleculare Figura 14 - Etapele infec iei cu Rhyzobium Figura 15 - Nod-gene, Nod-proteine i Nod-factori Figura 16 - Structura chimic a factorilor Nod Figura 17 - Semnalizarea c ii de acces spre r d cini de c tre factorul Nod Figura 18 - Nodozit i pe r d cini. Pentru evitarea unui flux prea mare de energie de la plant c trenodozit i, planta de soia (stânga) limiteaz fixarea de azot. În cazul unei mutante (dreapta) acest control este redus. Figura 19 - Secven microscopic prin nodozit iFigura 20 - Dinamica form rii nodozit ilor pe r d cinile de maz re i cantitatea de azot fixat pe solurile din România (original) Figura 21 – Dinamica acumul rii azotului fixat simbiotic la maz rea Rosalia în sudul României - 2008 Figura 22 - Leghemoglobina, pigmen i ro ii în nodozit i (foto original) Figura 23 - Schimburile de substan e în rela ia plante-bacterii. Figura 24 - Starea natural a plantelor cu nodozit i (dreapta) i f r nodozit i (stânga). Cultur de soia pe soluri s race în azot Figura 25 - Frankia alnus Cea mai studiat specie a bacteriilor din acest gen. Figura 26 - Vezicule vizibile în simbioza Frankia – Ceanothus. Sursa: Las Pilitas Nursery Figura 27 - Nodozit i rezultate urmare simbiozei dintre Frankia alnus i arbustul Alhus glutinosa (Sursa: Las Pilitas Nursery). Figura 28 - Nodozit i rezultate în urma simbiozei dintre Frankia i c tin (Hipophae rhamnoides) (foto autor).Figura 29 - Bacteria Azospirillium brasiliense. (Sursa: Biological Science, Missouri) Figura 30 - Azospirillium brasiliense în culturile lui Bjermek Figura 31 - Circuitul natural al azotului v zut de cercet torii Universit ii Bielefeld – Germania Figura 32 - Dinamica azotului în naturFigura 33 - Disponibilizarea azotului prin amonificare i pierderea acestuia. Figura 34 - Circuitul i dinamica azotului în natur (combina ii dup mai mul i autori) Figura 35 - Modul ideal de prezen a azotului în sol

Figura 36 – Dinamica (cumulat ) a azotului fixat asociativ în rizosfera soiului de grâu CAPO în sol ecologizatFigura 37 – Dinamica fix rii azotului de c tre bacteriile asociative în rizosfera soiului CAPO în soluri ecologizateFigura 38 - Bactofil – un produs pentru ecologizarea solului Figura 39 - Schema disponibiliz rii elementelor nutritive în sol prin activarea lui biologic cu preparate speciale.Figura 40 - Terenuri înerbate cu ierburi anuale i perene. Se observ diferen a enorm între micorizat inemicorizat.

Capitolul 7 Figura 1 - Schema consumului de azot, baz a managementului lui. Original. Figura 2 - Schem a unui plan de management al fertiliz rii culturilor de grâu Premium. Schem tip algoritm Figura 3 - Sem n toare de mare productivitate asociat cu sistem de distribu ie îngr minte sub semin ela 4-5 cm (original). Figura 4 - Plante de orz sem nate la adâncime de 8 cm (1) i 4 cm (2). Dimensiunile r d cinilor sunt egale. (Original) Figura 5 - 30 zile mai târziu se observ c plantele sem nate superficial formeaz r d cini puternice ifasciculate i practic un singur nod atât pentru r d cini cât i pentru înfr ire. (Original) Figura 6 - Influen a adâncimii de sem nat asupra form rii nodurilor de înfr ire i de înr d cinare la soiurile tip Premium (Capo). Figura 7 - La 3 decembrie 2007 r d cinile soiului de grâu Premium Capo atinseser o adâncime de 20 cm, în timp ce partea aerian nu dep ea 5 cm în l ime i era u or înfr it . Situa ie ideal pentru o recoltbun în 2008. Figura 8 - Schema fertiliz rii cu azot. Figura 9 - Utilizarea îngr mintelor cu azot în agriculturFigura 10 - Modul de penetrare i procesare a ureii în interiorul celulei plantei. (Sursa Uni – Hohenheim – Germania). Figura 11 – Circuitul azotului de nutri ieFigura 12 - Tehnica utiliz rii senzorului YARA.N – sau Crop-meter pentru corec ia dozelor de azot la cultura grâului (Sursa: Konrad Merk Stickhog). Figura 13 - Distribuitor de îngr minte tip Rauch - Axis, foarte potrivit pentru aplic ri uniforme în plan orizontal.

List tabele

Capitolul 2Tabelul 1 - Reparti ia texturii solului pe dimensiunile elementelor componente (H. Pallmont, 1938) Tabelul 2 – În l imea de urcare a apei prin capilare Tabelul 3 - Gradul de umiditate al solului în func ie de valorile pF (prelucrat dup Schroeder, 1992)

Capitolul 3Tabelul 1 - Rezisten a solului la penetrare – Alexandria 2007

Capitolul 4Tabelul 1 - Efectele pantei terenului asupra pierderii de sol i asupra nivelului recoltelor la porumb (Kuren i colab., 1957)Tabelul 2 - Con inutul de humus în raport cu panta i adâncimea % (Breburda J., 1983) Tabelul 3 - Energia cinetic a ploii (m-ton /ha/cm ploaie) (prelucrat dup Wischmeier i Smith 1978) Tabelul 4 - Coeficien ii LS în func ie de lungimea pantei (m) i m rimea ei (%) pentru soluri neacoperite i neprotejate, necesari în calculul pierderilor de sol prin eroziune în România (recalculare dup R – Pit,

2002)Tabelul 5 - Factorul „C” în func ie de cantitatea de mulci aplicatTabelul 6 - Factorul P în func ie de acoperirea solului cu vegeta ie (Wischmeier i Smith, prelucrare)

Tabelul nr. 7 - Reparti ia pe forme de mi care a întregului transport erodat de vânt în func ie de tipul de solTabelul 8 - Modificarea reparti iei pe m rimi a particulelor solului în condi ii de eroziune prin vânt (Jakubov T.T., 1957) Tabelul nr 9 - Modific ri ale con inutului de humus în diferite soluri prin eroziunea eolian (Jakubov, 1957) Tabelul 10 - Asolament de 3 ani pentru soluri cu pant sub 18% (Sursa: Nestor D., 2004) Tabelul 11 - Asolament de 4 ani – antierozional, merge pe pante pân la 24% Tabelul 12 - Asolament antierozional cu sol înierbat cu perene pentru pante mai mari Tabelul 13 - Distan e între perdelele forestiere de protec ie în diferite ri i culturile protejate (Van der Linde, 1967) citat de Nu , 2007.

Capitolul 5Tabelul 1 - Efectul inocul rii unei micorize arbusco-veziculare asupra performan elor de cre tere ale speciei Senno spectabilis dup 90 zile în casa de vegeta ie. (Sursa Kung u, par ial modificat). Tabelul 2 - Efectul inocul rii micorizei arbusculare asupra concentra iei nutrien ilor (NPK) în l stariispeciei Senna spectabilis dup 90 de zile de la inoculare în casa de vegeta ie

Capitolul 6Tabelul 1 - Reparti ia azotului în rezervele planetei. (Blumer/Lunberger – Stabile Isotope in der Welt. Uni Bayreuth)Tabelul 2 - Principalele fenomene fizico-chimice prezente în circuitul azotului Tabelul 3 - Bilan ul anual al azotului disponibil al planetei Tabelul 4 - O situa ie comparativ între procedeul tehnic i biologic privind consumurile energetice i a costurilor Tabelul 5 - O clasificare a cantit ilor de azot fixat în func ie de sistemul de fixare Tabelul 6 - Evaluarea economic a speciilor de Rhyzobium Tabelul 7 - Cantitatea de azot fixat de diferite bacterii

Capitolul 7Tabelul 1 - Consumul specific de elemente nutritive la grâul de toamn în func iede recolta de boabe (Borlan Z., Herra C., 1977) Tabelul 2 - Model de evaluare al azotului din sol dup % N total Tabelul 3 - Dozele de azot necesare solurilor din România pentru soiurile de grâu Premium tip Capo, Josef i altele. Soluri normale, ecologizate, f r îngr minte anorganice(original)

1

1. DESPRE BACTERII I FOLOSIREA AZOTULUI

LA CULTURILE AGRICOLE

1.1 INTRODUCERE

În preocup rile noastre de cercetare starea solului ocup o importan din ce în ce

mai mare dup ce am observat, cu mult aten ie, c în anul secetos 2007 majoritatea

recoltelor au fost compromise. Putem accepta c seceta a fost o cauz major a pierderilor

recoltelor de grâu, i uneori un motiv pentru compromiterea total a culturilor de var ,

porumb în mod deosebit. Nu putem accepta îns faptul c pe teritorii foarte mici în sudul

rii, în mijlocul B r ganului sau în Câmpia Burnasului produc ia de grâu la acelea i

soiuri, cu aproximativ aceea i tehnologie, a variat între 700 i 5100 kg/ha.

În aceste condi ii calitatea solului i a tehnologiilor sale poart responsabilitatea

nivelului sc zut al recoltelor.

Când vorbim despre calitatea solului este obligatoriu s lu m în considerare

evaluarea unui minim de parametri care îi caracterizeaz :

- Activitatea biologic

- Starea fizic

- Starea chimic .

F r a intra în detalii am constatat urm toarele:

1. Starea fizic a solului era dezastruoas în zonele cu produc ii foarte mici din

urm toarele motive:

- Solul foarte compactat în care lipsa structurii este foarte prezent (circa 98% din

volumul solului este lipsit de agregare).

- Prezen a unui hardpan extrem de compact i dens cu o rezisten la penetrare de peste

150 kgf/cm2, la adâncimea de 30-45 cm. Acesta nu permite nici p trunderea apei i nici

a r d cinilor în profunzimea solului.

- Apa c zut din precipita ii are doar 2 variante:

a) s r mân în stratul permeabil de la suprafa i s se piard repede prin evaporare

sau

2

b) în cazul c suntem în pant , apa nepenetrând în adâncime, antreneaz la suprafa

solul i se deplaseaz spre emisarii naturali. Are loc un proces rapid de eroziune cu

pierderea humusului i colmatarea apelor de suprafa .

2. O stare fizic a solului ca cea descris mai sus conduce implicit i la o activitate

biochimic i chimic defectuoas . În absen a conserv rii apei i a unui raport ap /aer,

defavorabil activit ii biologice aerobe, în sol se desf oar predominant procese

anaerobe prin care azotul nitric este redus prin denitrifiere pân la azot molecular care

se pierde în atmosfer . Se pierde azotul existent, dar se pierde i capacitatea de fixare

biologic , activ îndeosebi la un raport neconvenabil ap /aer. Un sol biologic activ se

afl într-un raport de ap /aer de 1/1, amândou urm rind s însumeze circa jum tate din

volumul solului.

1.2 SOLUL ESTE UN MATERIAL VIU

Într-un material separat am ar tat c solul este decisiv un organism viu i el trebuie

tratat ca atare. Marea problem a secolului XXI, n scut chiar din secolul XX este una

singur , i anume P MÂNTUL, adic SOLUL.

Exist numeroase probleme sociale i politice, mai ales în România, dar i în

întreaga lume. Exist mai ales în România scandaluri politice grote ti i un dezinteres

manifestat deschis fa de patrimoniul natural în general, i fa de sol în special. Calculele

noastre, dar i ale altor speciali ti arat c în medie se pierd anual 15 to sol/an/ha, adic

peste 300 milioane to la nivel na ional. Dac un hectar de ine în medie în prezent circa

3000 to sol este de presupus printr-un singur calcul de împ r ire (3000 : 15 = 200) c în

200 de ani de jur împrejurul nostru vom avea un pustiu asem n tor Saharei sau altuia ca

el. „Lucrurile nu sunt grave” spun mul i. i noi spunem c înc nu este sfâr itul lumii, dar

în fa a unei asemenea atitudini el va fi nu peste mult timp, ci numai în 2-4 genera ii. Repet,

nu este sfâr itul lumii, nici nu cred în el. Cred i am constatat acest lucru de-a lungul

istoriei c „exist civiliza ii care se nasc, ating apogeul i mor”. Nu tiu dac civiliza ia

româneasc i-a atins apogeul, dar crizele ecologice actuale, „criza p mântului” pare a ne

orienta spre un declin ecologic care conduce spre dispari ia civiliza iei noastre.

Ar trebui s reac ion m urgent, c ci natura îns i reac ioneaz puternic la impulsuri

favorabile redres rii ei. Dar cine s o fac ?

3

Cred c civiliza ia româneasc , ca i alte civiliza ii actuale ce populeaz planeta, a a

cum sunt structurate ast zi vor fi incapabile s fac fa problemei mondiale nr. 1, i

anume „Mediul natural al planetei”. Claude Bourguignon (PMO Fran a) (director al unui

mare laborator de analize microbiologice) afirma înc din 1994 urm toarele: „Dac

civiliza ia actual nu se schimb în atitudinea ei, atunci se afl cu siguran în fa a mor ii

ei apropiate”.

Exist mul i al i cercet tori care sus in aceast nefast constatare în baza unor

cercet ri extrem de am nun ite. Dispar mii de specii pe an, de ce n-ar disp rea i specia

care cauzeaz dispari ia altor specii care populeaz aceea i planet ?

Avem de aceea, motive s afirm m c „cu cât continu m s neg m acest lucru,

cu atât avem mai mult drept la catastrof ”.

Reconstruc ia i reconservarea ecosistemelor naturale i reecologizarea agriculturii

na ionale i în plan mondial ar fi o garan ie a unui raport just între om i mediu. Ea ar

conduce la o alimenta ie s n toas i la o just retribu ie a muncii fiec ruia. Jaful din

agroecosistemele române ti denot contrariul, i anume un raport injust, agresiv, între

omul român i mediul s u, bazat pe l comie, acumulare nejust de bog ii i agravarea

existen ei civiliza iei noastre. Fire te c societatea uman i-a selectat prin politic i prin

primitivism educa ional cei mai viguro i germeni ai distrugerii na ionale.

1. 2.1 Exist îns solu ii

Lipsa de educa ie i primitivismul deciziilor politice pot fi rezolvate numai prin

înv are i educa ie. Cei care distrug resursele naturale ale solului în scopul îmbog irii

peste noapte vor înv a cu siguran c bog ia lor nu le mai serve te la nimic când nu vor

mai putea respira, când nu vor mai avea ap de b ut i când nu vor mai avea alimente

pentru hran . Fire te c atunci va fi prea târziu, iar r ul cel mare va afecta în egal m sur

i pe cei nevinova i, adic pe aceia care fie au gândit i activat pozitiv în favoarea

conserv rii resurselor naturale, sau a celor indiferen i. Pedepsirea crimelor i criminalilor

distrug tori de via i resurse nu ar mai servi la nimic, ba dimpotriv va declan a marile

conflicte sociale pe plan mondial, solicitate de nevoia de supravie uire. Aceste conflicte

vor putea fi folosite de puternicii lumii ca un motiv al depopul rii planetei. Cum se va face

acest lucru? E u or de imaginat, dar greu de acceptat. De aceea prefer m s milit m pentru

elaborarea unor strategii i m suri urgente de conservare a solului i a celorlalte resurse

naturale esen iale – apa i biodiversitatea (îndeosebi p durile).

4

Salvarea solului are prioritatea nr. 1 pentru c prezen a (existen a) lui este decisiv

i pentru biodiversitate, dar i pentru reglarea circula iei apei în ecosisteme i în natur în

general. S nu uit m c peste 90% din biodiversitatea planetei, evaluat numeric î i are

habitatul în sol. Este i motivul pentru care consider m solul un „ORGANISM VIU”.

1.2.2 Înlocuirea azotului industrial cu cel fixat biologic

Este normal s dorim s avem produc ii mari. Cunoa tem c azotul este principalul

factor de cre tere a produc iei i calit ii ei. Analiza evolu iei azotului disponibil plantelor

în sol arat c în orice moment poate exista o lips de azot. Aceasta nu înseamn îns c

trebuie s ne arunc m asupra lui, a solului, cu îngr minte de sintez . Altminteri

cercet rile i statisticile arat c natura se poate autoaproviziona cu azot. În acest început

de secol necesitatea de azot a agroecosistemelor ca i a sistemelor naturale este

aprovizionat astfel cu azot:

- 15% din atmosfer prin oxidarea chimic a azotului atmosferic în timpul

desc rc rilor electrice,

- 25% prin fixarea chimic industrial (procedeul Haber-Bosch)

- 60% prin fixarea biochimic în sol.

Natura, solul poate mobiliza microorganismele pentru a sistetiza biologic

azotul, cu condi ia ca ele s existe acolo în sol i s existe i bunele condi ii de activare

a sintezei biologice. Natura este cel mai bun inginer i nu las s treac lucrurile pe

lâng ea. În sol exist bacterii i actinomicete care fixeaz azotul. Dar nu la întâmplare,

adic numai pe m sura necesarului plantelor. Exist mai multe tipuri de bacterii, în general

necunoscute agronomilor din cauza lipsei de cuno tin e în domeniul microbiologiei

solului, care î i fac con tiincios datoria. În fond, între plante i numeroase bacterii se

realizeaz o adev rat colaborare, fie asociativ , fie simbiotic , ultima cu comand

genetic dubl (plante + bacterii), care fixeaz azotul numai în m sura în care plantele au

nevoie de el.

În forma asociativ de exemplu, în cazul cerealelor i a altor specii de graminaee,

întâlnim bacteria Azospirillium, care începe s fixeze azot numai dac planta lanseaz în

sol un extrudat radicular format din proteine, gluco-proteine, zaharuri, stimulatori i

atractan i care atrag bacteriile, le hr nesc, iar acestea produc din ce în ce mai mult azot pe

m sur ce plantele consum mai mult. Azospirillium produce pân la 80 kg azot s.a., ceea

5

ce înseamn de fapt o produc ie de grâu de aproape 4 to. Dac ad ug m i faptul c alte

specii de azot cum ar fi Azotobacter, care fixeaz i liber, dar i asociativ, adaug alte 20

kg/ha azot prin fixare în solurile cultivate cu cereale, rezult c putem avea o produc ie de

5 to grâu/ha f r nicio îngr are cu produse de sintez dac procesele de fixare biologic

sunt bine conduse, sau mai degrab protejate. Dac îns solul este bogat în azot de sintez

aplicat înainte de începerea fix rii biologice, atunci acest veritabil sistem biocibernetic de

comand a fix rii biologice, atât în sistem asociativ cât i simbiotic nu mai func ioneaz

pentru c plantele devin lene e, au azot la dispozi ie i nu mai lanseaz în sol extrudatul

activant al bacteriilor i cantitatea fixat biologic se reduce sau se blocheaz . În plus,

bacteriile au de suferit din cauza reziduurilor de fabrica ie. În fond, are loc un simplu

proces de substituire a azotului fixat biologic cu cel fixat prin sintez . Repet pentru bun

tiin , vorbim despre solurile biologic active i nu despre cele care au doar 10% activitate

biologic , a a cum se întâmpl pe peste 90% din solurile noastre agricole.

Faptul c exist fermieri care aplic cantit i mari de azot la cereale în toamn , sau

cantit i mari de uree în iarn pe sol înghe at, presupune o mare risip de resurse care

d uneaz culturii, mediului în general i începerii fix rii biologice în special. C ci pe

deoparte în toamn este suficient azot, inclusiv în solurile noastre pentru a sus ine nutri ia

de început, iar azotul de iarn nu folose te nim nui, plantele în stare de hibernare în sol

înghe at sau sub z pad nefiind consumatoare de azot. Ele nu fac nicio presiune asupra

nutri iei. Peste iarn bacteriile, la rândul lor, nu lucreaz . Ca orice sistem viu, asocierea

sau simbioza între bacterii i plante se activeaz la temperaturi de peste 5oC, se modeleaz

ca i cantitate de azot fixat cu necesarul plantei i se reduce semnificativ atunci când

plantele nu mai au nevoie de azot. Rezult deci c omul agriculturii chimice aplic azotul

întâmpl tor. El nu-l frac ioneaz , a a cum fac bacteriile, deci el polueaz . De i am

prezentat deseori acest aspect fermierilor români, se pare c foarte pu ini doresc a ine cont

de „noul management” al nutri iei i îndeosebi al azotului, de i toat lumea se plânge la

nivelul fermei c nu sunt bani, sau c nu-i ajut statul sau, i mai r u, de faptul c am

devenit poluatori de nitra i, în condi ii în care nutri ia plantelor este insuficient iar nivelul

produc iilor cel mai mic din Europa.

Sinteza azotului pus la punct de Haber a constituit o revolu ie, exact în momentul

în care specia uman a început s neglijeze starea biologic a solului. P durile nu au

nevoie de azot de sintez . Ele cresc i produc i î i îndeplinesc excelent func iile ecologice

6

în ecosisteme cu excelent autoreglare. Ceea ce le-a distrus i le distruge este exact

interven ia omului i poluarea produs de el.

Urmare a teoriei lui Justus von Liebig, prost în eleas , s-a n scut i se aplic înc un

exces de îngr minte de sintez . Fondatorul agriculturii chimice n-a sus inut deloc idea

dop rii plantelor i a solurilor cu azot. Scrierile sale au fost complet deformate iar vorbele

lui gre it interpretate de marea industrie chimic care s-a n scut dup aceea. Liebig a

demonstrat c plantele nu pot utiliza azotul decât sub form de nitra i, forma fabricat de

bacterii. El nu a sus inut niciodat c azotul trebuie adus de undeva, de c tre cineva, în

cantit i nem surate în sol. El a demonstrat c plantele a teapt ca bacteriile s fabrice

nitra ii pentru a-i prelua. Acela i lucru se întâmpl cu formele de fosfa i i sulfa i. Plantele

accept în permanen forme „electromagnetice”, i aceasta pentru probleme de nutri ie.

NO3- este negativ. Pentru a-l prelua trebuie s fie înc rcate pozitiv. i acest lucru este

realizat de c tre cationii monoatomici, prezen i în celule prin traversarea membranei, deci

în mod obi nuit celulele nu con in nici sodiu, nici potasiu sau alte elemente metaloide.

Plantele se servesc de ele pentru a putea absorbi NO3-. A a se realizeaz nutri ia cu azot.

În mod practic, este necesar s în elegem c azi, în pragul unor catastrofe majore

produse de poluare, nu putem renun a la azotul de sintez . Solicit m îns fermierilor

urm toarele dou condi ii esen iale pentru viitorul economic i ecologic al agriculturii

noastre.

1. S fie utilizat cu prec dere azotul fixat natural la capacitate maxim , urmare unor

sisteme de lucr ri de ecologizare a solurilor.

2. Azotul de sintez s fie administrat numai dac este nevoie de el i numai atunci

când plantele îl solicit . Regula aplic rii întâmpl toare a azotului în culturile agricole este

i costisitoare i poluant . Ea este deci de dou ori d un toare.

7

II. SOLUL ORGANISM VIU

2.1 DEFINIREA SOLULUI CA ORGANISM VIU

Pedologia, tiin a care se ocup cu studiul solurilor, ne ofer o serie de defini ii care

consider solul un strat sub ire pozi ionat între materialul geologic neviu i stratul inferior

al atmosferei. O asemenea defini ie este incomplet . De aceea, Schmidt i Schleske în

lucrarea „Der Boden lebt” (Solul tr ie te) publicat în „Politische kologie: Sonderheft

10, 1999) au completat defini ia astfel:

„Transformarea crustei planetei în sol fertil, cu ajutorul c ruia plantele i apoi

animalele i oamenii i-au creat bazele existen ei, se datoreaz în primul rând activit ii

organismelor vii care au contribuit i care populeaz solul. Solul este deci un SISTEM,

UN SPA IU DE VIA pentru o multitudine de organisme pe care noi din neglijen i

necunoa tere nu le trat m cu aten ia cuvenit ”.

În 1984 Busch P. i Marquardt D. spuneau, la rândul lor, despre sol astfel: „SOLUL,

pedosfera, este acea crust de la suprafa a p mântului umplut cu plante i animale care

a f cut posibil civiliza ia planetei”.

Consiliul tiin ific al parlamentului german definea, la rândul s u, solul astfel:

„Solurile sunt sisteme complexe, fizice, chimice i biologice care, sub influen a condi iilor

climatice a organismelor solului i vegeta iei înainte de toate, dar i sub influen a

permanent a activit ii umane, sunt în permanent schimbare. Solul reprezint spa iul

de via al oamenilor, animalelor i plantelor i deoarece fiecare om execut o anumit

activitate asupra solului, se poate spune c este un ACTOR al solului”.

Datorit individualismului s u, omul poate influen a func iunile solului uneori

excesiv de nedorit. Solul r mâne acea resurs de neînlocuit pentru alimenta ia omenirii dar

i pentru alte necesit i de baz sociale i economice ce in tot de civiliza ia uman .

Kunze (1994) spunea: „Solul este un ecosistem complex aflat la interfa a

atmosferei, hidrosferei, litosferei, antroposferei i biosferei. Orice modificare a acestor

sfere de influen poate modifica i func iile solului”. Num rul defini iilor i al criteriilor

de a filozofa pe marginea solului este extrem de numeros. Pentru omenirea con tient de

azi este bine s fie re inute urm toarele elemente semnificative din aceste defini ii:

- Solul s-a format ca urmare a apari iei vie ii pe p mânt, s-a format ca urmare a

interac iunilor dintre materia vie i materia nevie a litosferei, a constituit baza

dezvolt rii ecosistemelor i a civiliza iei umane.

- Solul conserv via a i va disp rea în absen a vie ii. Deci este un organism viu.

- Dispari ia solului va conduce nemijlocit la dispari ia civiliza iei i a existen ei planetei

în forma ei vie.

- Pentru omul incon tient solul este un mijloc de produc ie ce trebuie exploatat precum o

vit fl mând i pentru care nu investe te mai mult pentru c nu-i cunoa te valoarea i

func iile i nu-l intereseaz viitorul copiilor lui.

- Conservarea solului în forma sa foarte vie constituie singura garan ie a viitorului

fiec rei na iuni, i a planetei în ansamblul ei.

2.2 FORMAREA I EVOLU IA SOLURILOR

Exist dou întreb ri care se pun cu intensitate în cercetarea de specialitate, i

anume:

- Când s-au format solurile?

- Cum s-au format solurile?

Istorice te nu este definit un moment al „form rii solului”. În schimb este descris un

moment „geo-climatic”, i anume solurile s-au format pe fondul ac iunii condi iilor

climatice asupra rocii mam , iar na terea lui este considerat atunci când primele

organisme, inclusiv plantele, au ap rut pentru a-i da via . În acel moment a ap rut solul

ca „organism viu”

8

Formarea solurilor continu i ast zi, stâncile cele mai dure ale mun ilor fiind

transformate în mii de ani în soluri mai mult sau mai pu in fertile în func ie de condi iile

de formare i roca mam . Numai c dac inem cont de factorii care influen eaz

formarea solului, spre deosebire de cei din figura 1 care s-au referit la formarea solului

pân la apari ia speciei umane, ast zi trebuie s recunoa tem c prezen a societ ii umane

î i pune i ea din plin amprenta asupra form rii solurilor

Factorii antropogeni, cum ar fi emisiile de gaze i influen ele lor asupra modific rii

climei accentueaz azi procesul de degradare i m cinare al rocii, care este mai rapid, dar

instalarea organismelor, inclusiv a plantelor, are loc cu mai mult dificultate din cauza

reducerii biodiversit ii.

În zilele noastre roca m cinat nu poate evolua întotdeauna spre un sol, ci r mâne

pur i simplu un areal f r vegeta ie, f r microorganisme i deci f r sol (figura 3).

Se observ c în partea stâng clima i vegeta ia lucreaz împreun la degradarea stâncii i

formarea solului. Bradul din figura de jos î i trimite r d cinile prin cr p turile formate de

ap i alternarea temperaturilor, emite acizi i alte substan e dizolvante ale carbona ilor i9

silica ilor i treptat transform stânca într-un sol fertil de circa 30-40 cm adâncime pe care

se instaleaz ecosistemele forestiere. În partea dreapt , lipsa apei din triunghiul climatic

(ap , c ldur , aer) a f cut ca roca s se m run easc , dar vegeta ia lipsind, solul nu s-a

format. Arealul este lipsit de via , i deci de valoare ecologic i economic .

10

Urmare a unor procese permanente generate de clim i a ac iunii primelor

vie uitoare care s-au instalat, roca mam este distrus din ce în ce mai mult în profunzime

formând în urma sa solul atât de necesar aprovizion rii cu elemente nutritive i ap a

urm toarelor etaje de vegeta ie care sunt din ce în ce mai elaborate, mai mari, sub form

de tufi uri i arbori.

Prin for a r d cinilor i prin eliberarea unor acizi în sol, procesul continu pân la

formarea complet a solurilor, proces care poate dura în medie pân la 10.000 de ani, la

fiecare 400 de ani acumulându-se cu greu 1% humus

11

EVOLU IA DE LA STRUCTURA MINERAL SPRE CEA MINERALO-ORGANIC

Stratul de vegeta ie care a ap rut la suprafa a solului protejeaz deja solul format

împotriva secetei i c ldurii, ca i împotriva eroziunii prin vânt i ploaie. Dar înainte de

toate plantele i alte organisme care i-au g sit habitatul în noua construc ie livreaz

materialul organic atât de necesar form rii humusului.

Din roca de baz , datorit numero ilor factori de influen – relief, clim , ap ,

organisme ale plantelor i animalelor, i mai recent sub influen a omului – apare

„TEXTURA” SOLULUI, baza de pornire a proceselor de pedogenez , care conduc spre

formarea unui sol stabil (figura 6). Îns calea de ajungere la solul cel mai potrivit zonei i

rocii mam este permanent înso it de procese de transformare (în special degradare i

reconstruc ie – resintetizare) dintre care cele mai importante din punct de vedere ecologic

i practic sunt urm toarele:

- dezagregarea, distrugerea rocii sub influen a condi iilor climatice,

- m run irea pân la nivelul form rii texturii,

- formarea de noi minerale,

- humificarea,

ca procese importante, i numeroase alte procese secundare, cunoscute i sub denumirea

de procese de translocare, cum ar fi: depozitare, reparti ie i activit i de amestecare.

12

Exemplu: depozitarea argilei, levigare, podzolizarea, carbonatizare, acumulare de s ruri

(s r turare), acumulare de calcar, gleizare, pseudogleizare, brunificare, feralizare,

turboficare, rubeficare.

În func ie de roca mam , de loca ie i condi iile climatice care ac ioneaz , în

decursul zecilor de mii de ani se dezvolt diferitele tipuri de sol care se caracterizeaz prin

13

profilul de sol, cunoscut i sub denumirea de PEDON. Fiecare sol are personalitatea sa. Un

asemenea pedon îl pute i observa în figura 7, sau i mai detaliat în figura 8 pentru zona

forestier , sau în figura 9 pentru zon neforestier sau agricol .

De i putem spune c în decurs de aproape 10.000 de ani, sau uneori mai mult, un sol

a ajuns la maturitatea sa, ca organism viu el r mâne un element dinamic, influen at în

permanen de urm toarele procese:

- Acumulare (adi ie) de noi cantit i de materie organic ce se cere degradat ,

resintetizat i transformat în humus sau elemente de nutri ie. Fenomenul este pozitiv,

iar în bilan ul intr ri-ie iri din sol el ar trebui s domine pentru asigurarea conserv rii

biodiversit ii, i deci a viitorului arealului analizat.

- Pierderile (ie irile) includ valorile date de evapotranspira ie, sp larea nutrien ilor în

profunzime, sau preluarea lor de c tre plante.

- Translocarea presupune mi carea argilei, materiei organice, s rurilor, nutrien ilor,

dintr-un orizont în altul, f r a p r si PEDONUL.

- Transformarea presupune formarea argilei i a altor elemente de leg tur i aranjarea

componentelor solului în structuri agregate, singurele care asigur raporturile optime

între componentele solului.

2.3 COMPONENTELE SOLULUI

Se cunoa te deja c solul ca un organism viu are i partea sa neorganic , a a cum se

întâmpl la toate organismele superioare. În cazul solului putem vorbi de:

- scheletul solului

- apa solului

- aerul din sol

- materia organic a solului, vie i nevie.

2.3.1 Scheletul sau textura solului

Este reprezentat prin materia mineral rezultat prin dezagregarea rocii mam sub

influen a condi iilor climatice i, mai recent, a celor antropice.

Textura solului este alc tuit din materiale de diferite m rimi care, în func ie de

procentul de participare la formarea pedonului pot imprima solului dimensiuni diferite ale

func iunilor sale.

Mai to i cercet torii sunt de acord c cele mai potrivite soluri sunt acelea care de in

45% din volumul solului în textur

16

Tabelul 1

Reparti ia texturii solului pe dimensiunile elementelor componente

(H. Pallmont, 1938)

Descrierea texturii Domeniul texturat

subiect atributM rimea diametrului

granulometricbloc stânc 200 mm

pietre 60 – 200 mm mare 20 – 60 mm

mijlociu 6 – 20 mm pietrifin 2 – 6 mm

mare 0,6 – 2,0 mm mijlociu 0,2 – 0,6 mm

Domeniu granulometrie grob(mare)diametru 0,06 mm

nisipfin 0,06 – 0,2 mm

mare 0,02 – 0,06 mm mijlociu 0,006 – 0,02 mm loes (mâl)

fin 0,002 – 0,006 mm

Domeniu granulometrie findiametru 0,06 mm

argil 0,002 mm

17

Cititorul acestei lucr ri poate g si mai ales în literatura elve ian dimensiuni u or

modificate ale granulometriei solului. Ex.: 0,063 mm în loc de 0,06 mm sau 2,8 mm în loc

de 2,0 mm.

Procentul în care diferitele componente texturale particip la realizarea „st rii

solului” are o importan foarte mare în definirea calit ii acestora.

Din acest punct de vedere solurile se împart în:

Soluri u oare formate din amestecuri de pietri i nisip. Ele formeaz foarte greu

structur , nu re in apa, i ofer condi ii improprii pentru vegeta ie i organismele din sol.

Soluri mijlocii alc tuite în m sur egal din particule nisipoase, mâl i argil . Par a

fi cele mai potrivite soluri pentru agricultur i ofer o dezvoltare ecologic foarte bun

dac este respectat un minimum de reguli agro-ecologice.

Soluri grele – textural au în componen a lor peste 50% argil , au densitate mare i

se las greu structurate. Nu sunt soluri tocmai potrivite pentru agricultur . În figura 11 este

prezentat triunghiul texturii care indic o imens posibilitate de alc tuire textural a

solurilor, ceea ce se i întâmpl în teren, fiecare tip de sol având personalitatea sa,

necesitând a fi lucrat i conservat prin metode specifice.

2.3.2 Structura solului (organizarea texturii)

Prin structura solului este bine s în elegem o ordonare în spa iul volumetric al

solului a mineralelor (texturii) i a materiei organice, n scute într-o form neregulat .

A adar volumul solului Vsol va fi atribuit prin structurare atât substan ei volumetrice a

solului Vsub cât i volumului porilor (Vp). Deci:

18

Vsol = Vsub + Vp toate în procente (figura 13)

Prin structurarea solului putem în elege în egal m sur o reducere a st rii entropice

a solului i evolu ia lui spre un sistem organizat, în m sur s îndeplineasc plastic i

eficient func iile multiple i complexe pe care le are. Invers, prin distrugerea structurii,

de i în sistem pare a se instala o ordine static , entropia dinamic cre te iar func iile

solului nu mai sunt îndeplinite.

Distrugerea structurii solului poate intra i sub inciden a „entropiei economice” care

presupune un proces complex de degradare continu a poten ialului de resurse naturale i

creare de dezordine. Cum fenomenul implic concomitent conservarea sau pierderea de

energie el intr în categoria „TERMOECONOMIEI DE NATUR BIOLOGIC ”.

În func ie de tipul de sol i con inutul în substan e organice, în func ie de activitatea

organismelor solului (bioturba ia), ca i de modul i gradul de înmagazinare comun , a

componentelor minerale i organice ale solului (vezi structura i modul ei de formare)

diferitele soluri se prezint cu o reparti ie foarte diferit a propriului lor volum.

Geneza i evolu ia solului vor fi extrem de depenente de aceast reparti ie a

volumului solului, i la fel vor fi i componentele principale care sprijin via a din sol i de

la suprafa a lui precum ap , aer, bilan ul elementelor nutritive, penetrarea în adâncime a

r d cinilor precum i lucr rile solului i nivelul biomasei.

19

volumul substan elor

50%

volumul porilor50%

substan e minerale 90-95%

Substan e organice 2-10%

aer0 – 60%

ap40-100%

substan e organice moarte i

heteropolicondensate (humus) 85%

substan e organice vii (biomas )

15%

Figura 13 Reparti ia volumului solului în func ie de elementele componente

SOL

2.3.3 Detalii despre volumul porilor

Prin volumul porilor Vp se în elege acea parte din volumul solului ocupat cu aer,

respectiv gaze sau ap , adic solu ia solului. El se calculeaz ca o diferen între volumul

solului (Vsol) i volumul ocupat de diferitele substan e (Vsub).

Vp = Vsol – Vsub

Volumele ocupate de pori se diferen iaz între ele prin diferite m rimi i mod de

exprimare (Habitus), i anume:

- Pori grobi (mari) al c ror diametru este mai mare de 10 m, prin care apa se strecoar

în profunzime; dup scurgerea celei de infiltra ie locul ei este preluat de aer.

- Pori de dimensiuni medii: diametru 10 – 0,2 m, este loca ia pentru conservarea apei

disponibile plantelor. În perioada de secet locul apei este de asemenea preluat de aer.

- Pori fini: diametru mai mic de 2 m, nu garanteaz ap disponibil , apa este re inut

cu for e mai mari decât capacitatea de absorb ie a ei.

20

21

M rimea porilor este aceea care dicteaz sub ce form de afl apa în sol, precum i

raportul ap /aer, capacitatea de ap conservat i disponibil plantelor, ca i apa puternic

adsorbit i necedabil .

M rimea porilor este în strâns leg tur cu felul structurii. În general, spa iile dintre

agregatele de sol sunt disponibile apei de infiltra ie i apoi aerului, iar cea din interiorul

agregatelor, denumit i ap capilar , constituie apa din rezerv (conservat – Haftwasser

în limba german ). La nivelul particulelor foarte fine i a coloizilor, a a cum se va vedea

în subcapitolul „Apa solului” vom avea apa legat de sub coeficientul de ofilire,

indisponibil plantelor.

2.3.4 Forme ale structurii solului i modul lor de formare

Urmare a ordon rii spa iale a texturii solului i a densit ii particulelor se pot întâlni

patru forme structurale:

1) Forma elementar , nelegat , format din înse i particulele texturate mari, cum

ar fi nisipul vrac. În acest caz, particulele minerale i eventualele forme de humus se

plaseaz izolat i al turat.

2) Coerent sau agregate puternic legate. În acest caz particulele de sol formeaz

un sistem dens, strâns, sub forma unui pachet. De exemplu, granula ia mineral mare este

înconjurat i fixat cu carbonat de calciu (CaCO3), cu coloizi ai acidului salicilic, cu

humus, cu coloizi argilici sau alte materiale.

3) Agregate sau structur fragmentat . În aceast situa ie particulele minerale i

organice printr-o cuplare întâmpl toare i pu in dens formeaz agregate de diferite forme

i m rimi (firimituri diametrul 1 – 10 mm) sau fragmente (diametrul mai mare de 10 mm).

Este structura frecvent întâlnit sub solurile cu vegeta ia format din graminaee i

leguminoase.

24

4) Segregarea sau f râmi area. Particulele alc tuitoare sunt predominant minerale

i formeaz prin segregare agregate mai mari sau mai mici (segregate) înainte de toate ca

urmare a unor procese de pierdere a apei sau concentrare, rezultând forme poliedrice,

prisme, coloane sau pl ci.

Formele structurale prezentate mai sus se pot g si în macroagregate vizibile cu

ochiul liber sau în microagregate care pot fi analizate numai sub microscop. Un raport

optim între volumul substan elor solului i volumul porilor, adic un raport optim ap /aer

în sol poate fi întâlnit numai la agregarea fragmentar tip firimituri sau bob de maz re cum

este uneori definit în România. Construirea, formarea structurii solului n-ar fi posibil

f r :

- coloizii organici i minerali

- organismele care formeaz edafonul

- r d cinile plantelor superioare

- carbonatul de calciu.

Cercet rile arat c aproape 70% din for a de coeziune a particulelor vine din partea

organismelor vii i a coloizilor organici, i sub 30% din zona coloizilor minerali i a

carbonatului de calciu. Este un motiv în plus s consider m solul ca un veritabil organism

viu. Pentru structurile ob inute prin segregare, de neg sit în terenurile agricole ac ioneaz

îndeosebi for a de dehidratare i de presiune la înghe a apei.

2.4. APA DIN SOL

Componenta lichid a p r ilor care alc tuiesc solul se nume te apa solului. În fond

este vorba de o solu ie apoas în care se g sesc dizolvate o serie întreag de componente

organice i minerale care alc tuiesc „SOLU IA SOLULUI”.

F r ap în interiorul s u, solul nu ar exista ca organism viu, pentru c apa îns i

înseamn via .

Apa solului provine direct sau indirect din precipita iile atmosferice. În func ie de

textur i structura solului, i mai ales a aranjamentului spa ial în care se ordoneaz

particulele solide ale solului se re ine o cantitate mai mare sau mai mic .

Numero i autori au f cut diverse clasific ri ale acesteia. În figura 14 ne permitem s

alc tuim o schem care s cuprind aproape toate no iunile întâlnite în domeniu.

Prin ap legat trebuie s în elegem apa absorbit puternic i nedistribuit plantelor

pF > 4.2. (Prin pF trebuie s în elegem logaritmul în baza 10 a for ei cu care apa este

absorbit de particule sau coloizi. El reprezint poten ialul matrix al inerentei energii cu

care este re inut apa în sol).

Apa capilar este cea re inut în sistemul de pori ai solului urmare a meniscurilor

(intersec iilor capilarelor). Apa capilar poate proveni i din baza profilului saturat cu ap

din care prin capilare se ridic în profilul solului. Deci:

Apa legat = apa absorbit + apa capilar (suspendat )

O parte din apa util intr în zona capacit ii de ap util a solului i poate fi folosit

de c tre plante.

Apa de infiltrare este apa liber din sol, cea care de regul ocup spa iile pentru aer

în timpul precipita iilor i care, dup un anumit timp „t” p trunde în subsol. Condi ia este

ca solul s fie permeabil i s nu dispun de talpa plugului.

Interflow. Reprezint acel flux de ap care provine din subsol i se ridic în profilul

solului, aprovizionând plantele cu ap (solurile aluviale sau cernoziomurile din Banat).

Apa stangnant . Apare de regul în subsol, atunci când în infiltrarea ei întîlne te

un strat impermeabil, de regul argil , pe care se acumuleaz . Ea se poate deplasa în

func ie de panta acestui substrat, sau poate r mâne la locul ei i aprovizioneaz cu ap

capilar r d cinile plantelor evitând riscul lipsei de ap i energia mare pe care plantele o

folosesc pentru extragerea apei din sol atunci când aceasta se afl în permanen în jurul

coeficientului de ofilire.

Apa freatic . Apar ine mai degrab factorului geologic, pentru c ea se afl în

golurile, în scobiturile geologice ale rocii mam unde formeaz uneori depozite foarte

importante, rezerve utile de ap , necesare aprovizion rii comunit ilor, dar i irig rii

plantelor (vezi i figura 20). i totu i apa freatic joac un rol important în via a solului i

a plantelor, mai ales atunci când lipse te apa stangnant , ea fiind direct înlocuit de cea

freatic .

26

2.4.1 Indicatorii cei mai importan i lega i de circula ia apei în sol i disponibilitatea

ei c tre plante

Din punct de vedere ecologic trebuie s vedem solul ca un sistem care calculeaz

bine rela iile dintre p r ile lui, de natur fizic , chimic i biologic . De cele mai multe ori

noi vedem solul ca un suport pentru plante, a a cum ar fi, de exemplu culturile agricole,

sau pentru o cas , i cu greu ne putem imagina c rela iile plante-sol reprezint un adev rat

sistem cibernetic, c plantele î i aleg solurile în func ie de capacitatea lor de a convie ui în

loca ia analizat .

Solul nu poate ceda întreaga sa ap plantelor. A a cum spuneam, exist o cantitate

de ap în sol care nu poate fi accesibil plantelor, o alta care este greu accesibil , i o a

treia care este pasager , foarte u or accesibil (vezi i figura 16). Apa absorbit în sol este

supus anumitor tensiuni care se m soar fie în în l ime coloan de ap (Ah), fie în bari,

fie în pF (logaritmul coloanei de ap în cm)

27

De exemplu: o tensiune a apei în sol de : 1 bar = 103 cm = pF3

Pornind de aici distingem în sol mai mul i indicatori foarte importan i pentru

definirea rela iilor plante-sol.

1. Coeficientul de ofilire (CO) este acea valoare sau interval de prezen a apei în

sol care delimiteaz apa accesibil de cea inaccesibil . Cantitatea de ap din sol de sub

acest indice nu mai poate fi folosit de plante (ap moart ). El corespunde unei adsorb iuni

de circa pF = 4,2, adic între 12 i 15 bari. În func ie de tipul de sol, cantitatea total de

ap blocat din volumul total de ap al solului este:

cca 4% pentru solurile nisipoase

cca 18% pentru solurile lutoase

cca 30% pentru solurile argiloase

2. Capacitatea de câmp (CC) pentru ap este acea valoare, indicator al apei din sol

care red cantitatea de ap re inut prin absorb ie i for ele capilare, dar scoas de sub

influen a gravita iei. Cifra CC se afl la circa 0,6 bari sau 1,8 pF, la valori mai mici, for a

gravita iei devine mai puternic i apa începe s se mi te în profunzime.

3. Capacitatea de ap util (CAU) este un coeficient, un indicator care exprim

diferen a între CC i CO, adic :

29

Rezult c plantele pot absorbi ap în sol în intervalul

În raport cu tipul textural de sol putem spune c , capacitatea de câmp se pozi ioneaz

astfel:

CAU = CC - CO

pF 1,8 i 4,2

- la circa 12% în cazul solurilor nisipoase

- la circa 35% în cazul solurilor lutoase

- la circa 48% în cazul solurilor argiloase,

iar cantitatea de ap util ar fi deci de:

- de 12 – 4 = 8% în cazul solurilor nisipoase

- de 35 – 18 = 17% în cazul solurilor lutoase

- de 48 – 30 = 18% în cazul solurilor argiloase.

Cunoa terea acestor parametri este foarte important pentru judecarea rela iei plant -sol,

pentru conservarea apei i gestionarea ei corect . S nu uit m c indicatorii mai sus

prezenta i pot varia esen ial cu structura solului.

Cantitatea de ap care poate fi ob inut în zona r d cinilor depinde foarte mult de

în l imea de urcare a apei prin capilare, i anume (tabel 2):

Tabelul 2 În l imea de urcare a apei prin capilare

Tipul de sol M rimea particulelor mm În l imea de urcare a apei

prin capilare pietri 2 - 6 < 20 pietri fin < 2 50 – 150 nisip mijlociu 0,6 – 0,2 100 - 300 nisip fin 0,2 – 0,06 150 - 1000 loes/mâl 0,06 – 0,002 1000 – 10.000 argil < 0,002 > 10.000

În func ie de valoarea pF, ecologic se poate aprecia dac solul este umed sau nu, i

dac apa este disponibil sau nu plantelor.

Tabelul 3

Gradul de umiditate al solului în func ie de valorile pF

(prelucrat dup Schroeder, 1992)

Ap accesibil plantelor cu cheltuieli diferite de energie pF1 pF2 pF3 pF4 pF5

sol foarte umed sol umed sol proasp t sol uscat secet

30

To i indicatorii apei din sol cresc cu cre terea con inutului de argil pân la solurile

lutoase – luto-argiloase. La interfa a dintre cele dou forme texturale se g se te cea mai

mare cantitate de ap disponibil . Acestea sunt solurile cele mai potrivite ecologic pentru

cre terea plantelor agricole.

2.4.2 Poten ialul de ap al solurilor

Despre rela ia dintre ap i sol s-au scris zeci de mii de pagini de literatur . În acest

material apa din sol intereseaz în m sura în care contribuie la îmbun t irea st rii

ecologice a solului. Parametrii fizici sunt mai pu in importan i. Mi carea apei în sol i

disponibilitatea ei pentru plante sunt parametri, indicatori care intereseaz în mod

deosebit. În continuare prezent m în rezumat ace ti indicatori.

PAM = poten ialul matrix, care reprezint apa absorbit la suprafa a particulelor organice i anorganice care alc tuiesc matrixul solului. Acest poten ial de apconstituie apa par ial disponibil plantelor.

PAG = poten ial gravimetric, reprezint volumul apei ce se infiltreaz sub ac iunea for ei gravita iei; se mai nume te i ap liber , care dup infiltrare lasspa iile la dispozi ia aerului, aer necesar derul rii proceselor aerobe din sol.

PAO = poten ial osmotic i reprezint apa re inut numai de c tre for eleosmotice. Nu este disponibil plantelor.

PAP = poten ial de presiune generat de alte for e de presiune asupra particulelor de sol inclusiv capilare mici

PAT = poten ial total de ap al solului

PAT = PAM + PAG + PAO + PAP

Din aceast formul pe noi ne intereseaz în fond numai apa care se deplaseaz , i în acest

caz:

PAT = PAM + PAG = poten ial de ap disponibil .

Deplasarea apei în sol se face datorit diferen elor de poten ial PAT, generate de con inutul diferit în ap al solului, fie în puncte diferite a ezate orizontal, fie a ezate pe vertical.

Fluxul de ap „qa” care se poate deplasa dintr-o parte a solului spre o alta cu diferen a de poten ial de umiditate este descris de ecua ia lui Darcy, i anume:

31PAG

PAT

qa = K

Poten ialul gravita ional (PAG) are un comportament special în sensul c el are

valoarea „0” la suprafa a apei i cre te cu cre terea în l imii de urcare a apei în capilare.

Cum în acela i loc for a gravita iei r mâne constant , înseamn c urcarea – deplasarea

apei în sol pe vertical va depinde de for ele capilare i alte for e care ac ioneaz asupra

solului (for a de presiune a r d cinilor i alc tuirea lui structural ).

32

Putem s afirm m deci c , dac vom l sa evolu ia solurilor numai pe calculele

fizicienilor vom r mâne a judeca solul numai din punct de vedere fizic, ceea ce nu este

just. Idea ecologiz rii solurilor pleac tocmai de la m rimea coloizilor organici din sol,

pentru solurile cu textur nisipoas (u oar ), în sensul aglomer rii particulelor în agregate

structurale stabile (vezi i capitolul Eroziunea solului), i, dimpotriv , de a reduce coloizii

minerali boga i în cationi hidrofili din solurile argiloase i tamponarea lor cu material

organic în vederea realiz rii unei structuri elastice dar stabile, care s reduc poten ialul

osmotic i s -l transforme într-un poten ial mixt capilar + gravimetric. Un asemenea

poten ial mixt capilar + gravimetric ne conduce la realizarea unor soluri ecologice în care,

a a cum se va vedea, factorul ecologic joac un rol esen ial.

2.5 PARTEA VIE A SOLULUI

De la începutul acestei lucr ri am afirmat c solul este un organism viu. În el tr iesc

un num r imens de organisme vii, toate având un rol specific în acest extraordinar

ecosistem, înc insuficient cunoscut.

Dac d m la o parte apa i aerul din sol, ob inem constitu ia solid a solului

alc tuit din (figura 26):

90% parte mineralfigura 26, a

10% parte organic

Partea organic , la rândul ei, are o component nevie, format din humus

heteropolicondensat i resturi de plante i organisme moarte (80%), r d cini vii, circa 15%

din greutate i alte organisme vii 5%.

33

34

Referindu-ne numai la partea vie a solului constat m, dac ne exprim m în procente din

greutatea lor, c ciupercile singure ocup 40%, actinomicetele i bacteriile fiecare câte

20% (în total 40%), râmele 12%, microfauna 2%, algele 1%, iar alte vie uitoare 5%.

Cantitatea total de materie vie din sol alc tuie te EDAFONUL solului. Procentele de

participare nu explic deloc dimensiunile popula iilor, dar se coreleaz destul de bine cu

activitatea lor, iar a a cum sunt prezentate în figura 21 reprezint însu irile biologice ale

unui sol cu o bun „stare ecologic ”.

2.5.1 Biodiversitatea solului

Num rul de specii vii care tr iesc în sol este foarte mare. Peste 20 de grupe de specii

sunt prezente în solurile noastre însumând mii de specii i cifre de ordin astronomic în

ceea ce prive te dimensiunile popula iilor mai ales de bacterii, ciuperci i alge (figura 23).

În figura 23 este prezentat o grafic a principalelor vie uitoare ale solului num rate

i cânt rite pe 1 m2 de sol i o adâncime de 30 cm (0,3 m). Cu o aproxima ie de 20%

pentru solurile considerate organice, cantitatea de organisme vii care se afl în primii 30

cm la fiecare metru p trat însumeaz circa 2650 kg/ha sau 2,650 to/ha.

Conform lui Schröder (1992) cea mai important participare gravimetric la

biodiversitatea solului de sub paji ti o au bacteriile i actinomicetele (40%), ciupercile i

algele (40%), în timp ce alte organisme ocup numai 8%)

Microfauna preia func iile de mineralizare i de stimulare a activit ii microbiene.

Mesofauna se ocup cu bioturba ia micilor spa ii în sol, cu fragmentarea paielor i a altor

materiale din sol, stimuleaz de asemenea activitatea microbian i pe cea de

36

bioacumulare. Macro i megafauna se ocup de bioturba ia spa iilor mari din sol, de

asemenea pentru fragmentarea paielor i a altor materiale organice se ocup de formarea

agregatelor (structuri) i, fire te, i de structurarea activit ii microbiene.

Conform altor autori, solul ca principal spa iu pentru propria lui via se prezint

dinamic definit în ceea ce prive te cantitatea de flor i faun . Conform serviciului de

mediu din Dessau – Roßlau, flora i fauna solurilor agricole brune i cernoziomice se

prezint ca în figura 31.

37

Condi iile de via ale

organismelor din sol depind de

numero i factori de influen ,

printre care avem pe cei de stimulare i pe cei de inhibare a popula iilor.

Cele dou categorii de factori sunt:

1. Factori naturali care depind de loca ie precum:

- microclima (umiditatea solului i temperatura)

- starea de nutri ie

- valorile pH

- rela iile de schimb din cadrul comunit ilor de vie uitoare

2. Factori antropogeni, de regul inhibitori ai poluan ilor din sol.

- lucr rile mecanice

- înc rcarea solului cu substan e d un toare (exces de pesticide i nutrien i cu

reziduuri toxice – metale grele), surplus de energie conven ional

- deranjamente ale comunit ilor de specii din ecosistem

- distrugerea elementelor favorabile habitatului solului, cum ar fi compactarea

solului i degradarea echilibrului între ap i aer.

Indicatorii i indicii care m soar activitatea biologic a solului sunt de natur

numeric i gravimetric .

1. În evaluarea numeric a indivizilor diferitelor popula ii cel mai adesea se

folose te scala logaritmic prezentat în figura 32.

cr

bui

min

icru

stac

ee

pia

njen

i

râm

e

gând

aci-

larv

e

dipt

ere

artr

opod

e

vier

mi

ori c

ilin

dric

i

acar

ieni

vier

mi s

ârmalge

ciup

erci

bact

erii

Figura 32 Indicatorul num rului mediu de organisme în sol în zonele climatice temperate (scala logaritmic )

2. Un indicator foarte important care m soar nu numai cantitatea i num rul de

organisme din sol ci i activitatea acestora îl constituie respira ia solului. Respira ia solului

38

depinde foarte mult de temperatura acestuia i ea este maxim la o umiditate a solului u or

sub capacitatea de câmp pentru ap

Respira ia solului este în fond acel indicator care m soar rata schimbului de

substan e. Ea arat totodat pa ii par iali ai circuitului substan elor la care

microorganismele solului particip în mod esen ial, cum ar fi mineralizarea proteinelor i

diferite activit i enzimatice.

Al i indicatori importan i ai activit ii biologice a solului sunt urm torii:

3. Activitate de fixare a azotului care se determin prim m surarea ac iunii

nitrogenazei.

4. Activitatea de formare micorize, care se m soar prin frecven a i intensitatea

activit ii simbiotice i a num rului de spori din sol.

5. Procesul de heteropolicondensare biocatalitic i formare de humus (se m soar

prin dinamica form rii humusului).

To i ace ti indicatori i al ii, nescri i aici, conduc la un singur indice global denumit

“starea solului” care se m soar prin indicele de fertilitate, despre care vom vorbi mai

târziu.

39

Al i factori de natur chimic ai solului pot influen a i ei compozi ia speciilor în

cadrul unui gen sau în afara lui

Al i factori de natur chimic pot influen a popula iile cuprinse în edafon. Este vorba

de toat gama de factori de distruc ie biologic a solului prin m suri chimice, precum:

- metale grele,

- prea multe îngr minte chimice,

- prea multe pesticide,

- polu ri cu hidrocarburi i alte devers ri de substan e chimice, etc.

2.5.2 Humusul i fertilitatea solului

Defini ia humusului este extrem de nuan at în func ie de zona de formare i

utilizare a solurilor. Vom da câteva exemple.

În viziunea Lexiconului despre mediu al FAO, prin humus se în elege “totalitatea

substan elor organice prezente în sol ca rezultat al degrad rii biologice, resturilor de plante

i animale”. Humusul con ine o mare parte din substan ele biologic superioare acceptate în

nutri ia plantelor. În viziunea enciclopediei Wikipedia prin humus se în elege “totalitatea

40

41

substan elor organice moarte ale solului”. El, humusul, reprezint o parte din întreaga

substan organic a solului, i exemplele ar putea continua.

În viziunea noastr , humusul este o substan organic complex format în sute i

mii de ani ca rezultat atât al proceselor de degradare microbiologic a solului, cu formare

de substan e organice simple, cât i ca urmare a procesului de unire i

heteropolicondensare biocatalitic a acestora în acel material organic complex i stabil ce

asigur durabilitatea solurilor. De aceea noi denumim humusul ca fiind “petrolul” solului –

similar în compozi ie dar diferit ca func ie fa de acesta din urm . Solul prin humusul

s u asigur baza existen ei tuturor celorlalte organisme.

Elemente comune în cele dou defini ii:

- Formarea humusului porne te de la reziduurile de plante ( i organismele

animalelor spunem noi), prin procese de transformare biochimic care implic

inclusiv degradarea unor substan e, greu degradabile.

- Metaboli ii intermediari pot evolua spre heteropolicondensare.

- Pot fi implica i în formarea unor leg turi complexe cu oxizii unor metale grele sau

complexe argilo-humice.

- Reziduurile de plante con in polizaharide care sunt hidrolizate enzimatic pân la

zaharuri, care la rândul lor sunt metabolizate de c tre microorganisme. Leg turile

lignice pot fi secven ionate numai oxidativ. Prin ruperea în lan uri mici, circulare

i în grupe metoxil, structura compact a ligninei este puternic dezintegrat ,

rezultând suplimentar grup ri carboxi- i hidroxi-. În felul acesta oxizii metalici

sau ionii metalici în solu ia solului pot forma complexe apoase (hidroli i). Din

substan ele huminice prin piroliz sau oxidare cu acid cupric se elibereaz fenolii

de origine ligninic . Calitatea i cantitatea acestora sunt indicatori care ne ofer

informa ii despre gradul de humificare.

Schematic, formarea humusului se prezint astfel:

Studiile f cute în mai multe universit i din Europa arat c substan a organic a

solului este repartizat astfel:

- 85% substan e organice moarte = humus. Aceast ecua ie o consider m

nerealist pentru c lipsesc procesele de degradare i reconstruc ie a humusului

prezentate în figura 35.

- 15% substan e organice vii, alc tuite la rândul lor din: 10% r d cini i resturi de

plante, 5% edafon.

Substan ele care alc tuiesc humusul depind foarte mult i de starea chimic a

solului. F r îndoial c formarea humusului porne te de la biomas . Ca i în cazul

form rii solului, exist mai multe modele de desenare a procesului. Unul din ele, în

viziunea Institutului pentru tiin a solului din Hanovra, este prezentat în figura 36.

42

Figura 31

Figura 36

mic

Distrugere im run ire

Degradare de c tre ciuperci

Transformare de c tre bacterii

Construc ie chimicsau biologic

utilizare de c tre

animale

SUBSTAN E HUMICE Parteamineral a

soluluiînglobare i amestecare sp lare

Reac ia solului

neutr u or acid acid

Con inutul în substan e nutritive

mare mediu

Biomas

Formarea substan elor humice. Prelucrare dup un manuscris al Institutului de Pedologie Hanovra

Toate fenomenele cuprinse în “Transform ri” de c tre bacterii implic reac ii de

degradare biologic pân la nivel de aminoacizi, peptide, proteine, acizi gra i, etc., to i

într-o form energetic potrivit pentru a avea loc procesul de reconstrcu ie prin

heteropolicondensare a substan elor huminice. Din partea dreapt a figurii vor s se

adauge la acest proces i contribu iile numeroaselor microorganisme din sol (ciupercile, de

exemplu).

Prin substan e huminice în elegem de fapt o combina ie între aminoacizii huminici

(inclusiv fulvici) i o serie întreag de alte substan e. Ele sunt leg turi moleculare foarte

mari, de culoare închis , i care constituie rezultatul procesului de humificare prezentat

mai sus. Datorit unei stabilit i foarte mari ele se prezint în sol sub form de sferocoloizi

43

44

(vezi i figura 37). Componentele foarte diverse ale humusului pot fi relativ u or separate,

deoarece au o solubilitate diferit în solven i diferi i. Componenta important a

substan elor humice o constituie acizii humici (acizii humusului). Formele de baz se

constituie într-un sistem policiclic cel mai frecvent aromatic în care reg sim frecvent:

- grup ri carboxil

- polizaharide carboxilice

- aminoacizi

- aminozaharide

- hidrocarburi

- metale, toate alc tuite sub form de polimeri.

Datorit numeroaselor posibilit i de cuplare, nu a fost clar definit niciun acid

huminic. Masa molecular relativ se situeaz între 20.000 i 50.000. Acizii

himatomelanici i grihuminici sunt acei acizi huminici cu cel mai înalt grad de

polimerizare i deci de heteropolicondensare. Din acizii huminici se pot desprinde, mai

ales în condi ii de aciditate, acizii fulvici, ca fiind cea mai mic frac iune molecular cu o

bun solubilitate în sod caustic . Con inutul în acizi huminici ai solurilor oscileaz între

1-2% în solurile agricole s race, la 4-6% pe cernoziomurile din România i la 10-20% pe

solurile ml tinoase.

Substan ele humice sunt cele care î i aduc contribu ia decisiv la stabilizarea

structurii solului, a realiz rii unui sistem tampon în interiorul acestuia, la realizarea

schimbului de ioni, la reglarea raportului ap /aer în sol i la reglarea fluxului de elemente

nutritive c tre plante. Ele sunt, de asemenea, foarte importante, probabil cele mai

importante în men inerea i cre terea fertilit ii solului. Datorit marii lor rezisten e

împotriva degrad rii microbiologice (uneori mii de ani) (humus stabil, durabil), acizii

huminici g sesc i alte utiliz ri, cum ar fi în protec ia plantelor, ca îngr minte, în

domeniul medicinei în zona antacidei sau antiplagistica (Lexicon der Biologie).

2.5.3 Descrierea etapelor care conduc al formarea humusului

Faza I cu 3 subfaze este denumit i faza de decompozi ie, adic de degradare a

materialului organic mort, i anume:

1Fazabiochimicini ial

Procese de hidroliz i oxidare, înainte i dup moartea plantelor i a altor organisme, f r o observare clar a degrad rii celulelor (colorare, înmuiere, disipare)

2

Fazadecant rilormecanice i a preamestecului

Distrugerea pere ilor celulelor prin solubilizare i digestie de c treorganismele macro i mezofaunei, par ial sau complet preluare de c trecorpul animalelor i eliminare sub form de excremente (cazul râmelor). Încorporarea paielor în sol, în principal de c tre râme, al i viermi iantropode.

3Faza degrad riimicrobiene

Bacteriile pun la dispozi ie enzimele necesare t ierii leg turilor organice i crearea unor depozite de substan e (c r mizi) destinate recombin rii i

form rii polimerilor i a altor leg turi huminice.

4

Faza analizei frac iunilordegradate iîncepereaproceselor de recombinarepân în faza de acizi huminici

Rezultatele degrad rilor bacteriene, aceste c r mizi ale humusului, sub form de aminoacizi, peptide, proteine, zaharuri, acizi gra i, etc., sunt recombinate tot sub influen a unor enzime microbiene i fungice în molecule mari de tip biopolimeri prin procese dense de condensare chimic , acizi humici. Sunt grup ri moleculare foarte mari, purt toare de oxigen, precum cele oferite de carboxil i fenol care au putut fi identificate …. . (vezi i figura 32).

5Faza stabiliz riihumusului

De regul se face sub influen a cationilor bivalen i îndeosebi de calciu dar i magneziu, cationi monovalen i (Na+, K+) ajut la degradarea acizilor humici în cei fulvici i la solubilizarea humusului.

Figura 37

Schema reactiv a determin rilor radiometrice a grup rilor func ionale ale acizilor huminici

1. acid huminic natural 2. 14C acid huminic

permetilat 3. 14C acid huminic blocat

fenolic carbon-14

Calitatea humusului este dat de calitatea “c r mizilor de formare” dar calitatea de a

rezista la degradare a humusului care se formeaz este dat în ordine de urm toarele

substan e de plecare:

celuloz lignin , ceruri, r ini, tanini

zah ramidon proteine

Transformarea în humus a substan elor de plecare este cea mai intensiv în condi ii

medii de umiditate, o bun aerisire a solului, temperatur optimal i reac ie neutr pân la

slab alcalin .

45

46

Humusul se formeaz cel mai u or din resturile de leguminoase urmate de ierburi,

arbu ti, conifere i caducifole.

În cazul paielor i a altor resturi organice, material încorporabil în soluri (obliga ie

pentru rile UE) parametrul vitezei de mineralizare a acestora este:

Mare

- Atunci când în sol sau în resturi exist un con inut ridicat de azot (N). De aceea se recomand ca în var târzie, o dat cu încorporarea paielor s se aplice 20-40 kg N – în func ie de volumul de material organic.

- Atunci când con inutul de lignin este redus iar cel de celuloz ridicat. - Atunci când con inutul în protein este ridicat.

Mic

- Atunci când lispesc substan ele nutritive din sol. - La valori foarte reduse sau foarte ridicate ale pH-ului. - Dac cantitatea de ap este prea mare sau prea mic i se reduce

activitatea microorganismelor în primul caz, i cantitatea de oxigen în al doilea caz.

- În orice situa ie în care oxigenul lipse te.

2.5.4 Func iile humusului

1. Surs de azot

S-a demonstrat tiin ific c materia organic , fie i stabilizat a solului, este de o

mare importan pentru nutri ia i cre terea plantelor. Substan ele nutritive legate în

humus, atunci când lipsesc alte surse de hran , vor fi disponibilizate de c tre acelea i

microorganisme ale solului i puse la dispozi ia plantelor. În humus se afl pân la 95%

din azotul solului i de aceea este considerat ca principala surs de azot.

2. Absorb ia nutrien ilor schimbabili

Capacitatea de absorb ie a substan elor huminice, este de o mare importan pentru

legarea i cedarea elementelor nutritive. Importan a acestor însu iri cre te în cazul

solurilor ml tinoase sau a celor s race în argil . De cele mai multe ori în cazul solurilor

normale i bogate în argil humusul formeaz cu argila i cu alte p r i minerale ale solului

a a-numitele complexe argilo-minerale

Al turi de o legare, cuplare în forme schimbabile, numero i cationi metalici ai substan elor

humice pot fi transfera i în leg turi stabile, neschimbabile de tipul chela ilor.

47

3. Activitatea biologic

Humusul constituie o baz esen ial a organismelor heterotrofe ale solului. S-a

ar tat c el constituie complexe active cu mineralele solului, se plaseaz pe diferite

orizonturi ale acestuia, în mod deosebit spre suprafa , unde dezvolt habitate foarte

48

active, pentru toate organismele descrise mai sus, transformând întregul ansamblu într-un

CORP VIU. Con inutul ridicat al humusului în sol favorizeaz cre terea organismelor

saprofite i ine sub control, reduce, popula iile de parazi i.

4. Stabilitatea agregatelor, a structurii

Ca liant al texturii, humusul contribuie la formarea structurii, la agregarea

particulelor texturale în forme structurale, mai ales în solurile mâloase, lutoase i

argiloase. În felul acesta se regleaz i se optimizeaz raportul dintre ap i aer din sol.

5. Capacitatea de înmagazinare a apei

Humusul de ine o mare capacitate de a lega apa. El poate absorbi de 3 – 5 ori mai

mult ap decât propria sa greutate. Pentru solurile nisipoase, capacitatea pentru ap este

generat exclusiv de cantitatea i calitatea humusului.

6. Bilan ul termic

Datorit culorii închise a substan elor huminice, în orizontul de suprafa îndeosebi

este favorizat înc lzirea solului în prim var . Se prelunge te în felul acesta perioada de

vegeta ie.

7. Capacitatea de tamponare

În anumite limite solul, prin activitatea sa biologic , are capacitatea de a metaboliza

anumite substan e periculoase i de a le transforma în humus. Sunt numeroase asemenea

exemple. Sunt metabolizate reziduuri de petrol, de pesticide, reziduuri alimentare.

În teza sa de doctorat, Bruns-Hagel (1997) prezint modul în care un exploziv (TNT

– trinitrotoluen) este transformat în humus i cum acesta devine dintr-o substan

periculoas un donator de azot pentru nutri ia plantelor. i totul numai datorit acestor

miraculoase microorganisme ale solului.

49

Figura 39 Asanarea solului prin transform rile microbiologice i transformarea în humus a TNT. Sursa: D. Bruns-Nagel. Diserta ie, 1997.

Capacitatea solului de a tampona microbiologic substan ele toxice este redus . De

aceea, grija pentru conservarea solului, i mai ales a biodiversit ii lui, este necesar a fi una

de mare responsabilitate.

2.5.5 Formele de humus

Acela i colectiv al Universit ii din Hanovra împarte humusul în urm toarele forme:

- Humus sub form terestr – humus brut

- Humus sub form semiterestr – trecere spre soluri turboase

- Humus sub form subhidric – humus noroios, turbos

2,4,6-Trinitrotoluen

2,2 Azoxy-2,2,6,6-tetranitrotoluen

Reduc ie în continuare agrup rilorNitro

2-Amino-4,6-dinitrotoluen

4,4 Azoxy-2,2,6,6-tetranitrotoluen

Reduc ieîncontinu-are a grup rilorNitro

4-Amino-2,6-dinitrotoluen

2,4-Diamino-6-

nitrotoluen 2,4-Diamino-6-

nitrotoluen

HUMIFICARE

2,4,6-Triaminotoluen

HUMUS

Eliberarea i în final reintegrarea substan-

CO2, H2O, leg turi cu azot

Mineralizarea substan elortoxice legate. Derularea mineraliz rii humusului.

elor toxice legate

50

Pentru zona agricol intereseaz humusul brut, heteropolicondensat într-o dinamic

conservare i stabilizare, acela care asigur echilibrul vie ii solului i al plantelor.

S-a prezentat deja c acesta este format din:

- acizi humici

- humine

- acizi fulvici

Din punct de vedere al st rii de policondensare, humusul poate fi:

1. Humus de nutri ie

- pu in condensat i deci

- u or transformabil de c tre microorganisme

- se degradeaz relativ rapid cu livrarea de CO2, N, S, P i altele

2. Humus durabil

- înalt polimerizat i heteropolicondensat

- se mineralizeaz foarte greu

- formeaz complexe argilo-humice stabile cu capacitate mare de schimb

- liant excelent pentru agregare

- ideal pentru agricultura durabil .

2.6 DESPRE FUNC IILE SOLULUI

Func iile solului sunt tot atât de numeroase i importante încât se poate afirma pe

drept c “F R SOL NU POATE EXISTA VIA TERESTR PE PLANET ”. i

cine contrazice aceast afirma ie are i obliga ia de a o argumenta.

În acest material ne intereseaz în mod deosebit func iile ecologice i biologice ale

solului, de i el poate avea i numeroase func ii de sus inere, de construc ie, de tezaurizare,

etc. Din punctul nostru de vedere solul are urm toarele func ii:

Func ia de produc ieFERTILITATEA

Sus inereaagriculturii isilviculturii

Depozit pentru nutri ia plantelor

Suprafe epentru locuin e

i odihn

Filtru pentru substan e toxice

Arhivarea culturii arealelor

Depozit pentru ap(conservare, protec ie, cedare)

Regulator al climei

SOL

Spa iu de via itransform ri

dinamice

Figura 40 Schem a func iilor solului

Unele func ii prezentate în figura 40 sunt exclusiv naturale, precum:

- spa iu de via

- filtru i tamponare substan e toxice

- depozitar de ap

- regulator al climei

iar altele sunt func ii tip utilit i pentru activit i antropice precum:

- func ia de nutri ie

- utilit i în construc ii i în suprastructur

- surs de materii prime

- arhivare a activit ii umane.

În func iunea general spa ii de via i transform ri dinamice întâlnim în întregime

procesele de cre tere i dezvoltare a plantelor i animalelor dar i cele de degradare i

reconstruc ie a humusului, prezentate mai sus.

Foarte important pentru agroecologia solului este func ia de FERTILITATE.

Prin fertilitatea solului în elegem capacitatea acestuia de a produce recolt ,adic de a fi productiv. Aceasta înseamn c plantele fie ele agricole, horticole iforestiere au dreptul de a fi aprovizionate cu elemente nutritive, ap i utilit i i de a fi ferite de intoxic ri i daune de orice fel provenind din sol. No iunea în sine include

51

bilan ul elementelor nutritive (al azotului în mod deosebit), bilan ul apei, circuitele apei, CO2, H2 i al altor substan e, bilan ul c ldurii i al aerului, precum i capacitatea solului de a permite o ancorare i o înr d cinare cât mai profund a plantelor. Deoarece în realizarea produc iei plantelor îngr area, mijloacele de între inere, alegerea culturilor, a soiurilor pot influen a nivelul produc iei, suntem obliga i s vorbim despre fertilitatea natural a solului, în condi iile unei agrotehnici optime din care elementele interne trebuie stimulate (fixarea azotului, mobilizarea fosforului, reglarea raportului ap /aer, etc. Pornind de la îmbinarea factorilor interni cu cei externi solului, Gisi i colab., ne pun la dispozi ie o schem a rela iilor dintre fertilitatea solului i capacitatea de produc ieîntr-un agroecosistem (figura 41). În noua concep ie privind intensificarea agriculturii, elementele de cre tere a fertilit ii se bazeaz îndeosebi pe seama stimul rii factorilor naturali de sus inere ai acesteia, i mult mai pu in, i uneori deloc, pe inputuri periculoase. Intensificarea agriculturii se va face în deplin respect fa de mediu (A.K. Bartmer, 2008) (Vezi capitolul Fixarea azotului).

ClimRoci mam i

reliefOrganisme

Fertilitatea natural a solului

Activit i agricole de durat(îngr minte, asolamente, lucr ri ale solului)

Fertilitate a solului dobândit

Influen e naturale actuale (clim , calitatea aerului,

d un tori, patogeni)

M suri antropogene de scurtdurat (lucr ri ale solului,

îngr are, asolamente, mijloace de protec ie a plantelor)

Capacitatea de a produce recolt- PRODUCTIVITATE -

Figura 41 Corela ia între fertilitatea solului i productivitatea lui (Gisi i colab., 1997)

52

Modelele naturale de hr nire a plantelor sunt de sorginte natural i ele trebuie

însu ite i promovate antropic. Modelul ia în considerare urm toarele activit i în sol:

Planteplante animale

cropofagic,saprofitofagic

macrofitofagic dejec ii substan e

moarte (materie organic )

zoofagic

macrofitofagic, necrofagic

microorganisme

Numeroase societ i de cercetare i produc ie au pus pe pia nu numai substan e

huminice care s sprijine o fertilizare cât mai natural , ci i elemente naturale moderne

care imprim stimul ri ale proceselor naturale de nutri ie, precum micorizarea i

bacterizarea cu bacterii fixatoare de azot nu numai în nodozit i ci i în formele asociative

rizosferice. O nou gândire se impune acum i privind stimularea unor asocia ii bacterii-

ciuperci care s m reasc esen ial capacitatea de ecologizare a solurilor i de reducere a

inputurilor naturale. Încet dar sigur marile fabrici produc toare de îngr minte i

pesticide vor fi înlocuite cu laboratoare moderne, în care microbii i alte microorganisme

vor lucra în folosul agriculturii mult mai eficient i sigur.

53

54

BIBLIOGRAFIE

1. A.G. Boden, 1994: Bodenkundliche Kartieranleitung. Hannover. 2. Bauer J., i colab.

(2002):Physiche Geographie kompakt. Heidelberg, Berlin: Spektrum.

3. Bergstedt C., Dietrich V., Liebers K. (Hg), 1998:

Boden. Naturwissenschaften Biologie-Chemie-Physik. Berlin: Volk uns Wissen.

4. Birkeland P.W., 1984: Soils and Geomorphology: Oxford. Univ. Press, 372 S. H/E 5. Blume H.-P., Felix-

Henningsen, P/Fischer, R., Friede, H.-G., Horn, R., Stahr., K(1996):

Hanbuch der Bodenkunde. Landsberg/Lech:ecomed.

6. Böhlmann D., 1982: Oekophysiologisches Praktikum; Paray, 201 S. H/E 7. Bohn H., McNeal B;

O'Connor G., 1985: Soil Chemistry; 2nd Ed., John Wiley, 341 S. G7H/E

8. Brauns, A. 1968: Praktische Bodenbiologie, Stuttgart: G. Fischer 9. Buringh P., 1979: Introduction to the study of soils in tropical and subtropical regions

3. Aufl., Centre for agr. Publishing, Wageningen, 124 S. H/E 10. Dunger W., 1964: Tiere im Boden. Wittemberg: A. Ziemsen 11. Eidg. Forschungsanstalt

für Agrarökologie und Landbau, FAL (1997):

Kartieren und Beurteilen von Landwirtshaftsböden, Schriftenreihe Nr. 24.

12. Ensslin W., Krahn R., Skupin S., 2000:

Böden untersuchen. Wiebelsheim: Quelle & Mayer

13. Frei E., Peyer K., 1991: Boden-Agrarpedologie; 2. Auf., P. Haupt, 190 S. G/H.E 14. Gisi U., Schenker R.,

Stadelmann, F.X., Sticher, H., 1997:

Bodenökologie. 2. Auflage. Stuttgart; New York: Thieme.

15. Gisi U., Schenker R., Stadelmann, F.X., Sticher, H., 1997:

Bodenökologie. 2. Aufl., G. Thieme, 350 S. G/H/E

16. Hintermaier-Erhard G., Zech W. , 1997:

Wörterbuch der Bodenkunde. Stuttkart: Enke

17. Hintermaier-Erhard G., Zech W. , 1997:

Wörterbuch der Bodenkunde, Emke Verlag, 338 S.G

18. Klohn W.,Windhorst H.-W., 1999:

Physische Geographie: Böden, Vegetation, Landschaftsgürtel. –Vechtaer Materialien zum Geographieuntericht (VMG), H. 6. Vechta.

19. Kuntze H., Roeschmann G, Schwertfeger G., 1994

Bodenkunde. Stuttgart: Ulmer. Lexicon der Geowissenschaften in sechs Bänden (2000): Erster Band A bis Edi. Heidelberg; Berlin: Spektrum.

20. Neef E., 1997: Das Gesicht der Erde. Thun, Frankfurt/M: Harri Deutsch. 21. Scheffer F.,

Schachtschabel P., 1992: Lehrbuch der Bodenkunde; 13. Auf., Enke, 491 S. G/H.E.

22. Scheffer F., Schachtscabel P., 2002:

Lehtbuch der Bodenkunde. Stuttgart: Spektrum.

23. Schlichting, E., 1993: Einführung in die Bodenkunde; 3. Auf., P. Parey, 131 S.H/E 24. Schmidt-Lorentz R,

1986:Die Böden der Tropen und Subtropen; in: Grundlagen des Pflanzenbaues in den Tropen und Subtropen (Hrsg. S. Rehm), Ulmer, S. 47-92. E

25. Schroeder D., 1992: Bodenkunde in Stichworten. 5. Auflage. Berlin; Stuttgart: Bornträger

55

26. Schroeder D., 1992: Bodenkunde in Stichworten; 5. Auf., Ferd. Hirt Verlag, 175 S. G/H/E.

27. Trautz, D., 1992: Böden als Lebensraum von Organismen. in: Blume, H.P. (Hrsg.) (1992): Handbuch des Bodenschutzes. 2. Auflage. Landsberg/Lech: Ecomed, S. 58-71.

28. Weischet W. (1980): Die Oekologische Benachteiligung der Tropen; Teubner, 2. A., 127S. H/E

56

3. COMPACTITATEA SOLULUI

O PROBLEM NA IONAL A SOLURILOR DIN ROMÂNIA

Rezumat

În managementul întreprinderilor agricole, dar i al arealelor de diferite dimensiuni,

calitatea ecologic a solului joac un rol esen ial. Multe din problemele generate de

fenomenele climatice, în dramatic modificare negativ în prezent, pot fi evitate sau

semnificativ diminuate dac este bine conservat calitatea ecologic a solurilor. S-au

efectuat numeroase cercet ri asupra calit ii solului în sudul Câmpiei Române privind

indicatorii de calitate ai acestuia. În aceast lucrare se prezint rezultate asupra

compactit ii solului i efectele ei în zone diferite din sudul rii. Mai ales în sud

compactitatea generat de hardpan, ca urmare a unei defectuoase lucr ri a solului, a

condus la formarea unor soluri defecte în care sunt alterate procesele biologice,

biochimice, de aprovizionare cu ap i elemente nutritive, i deci este blocat realizarea

unei recolte competitive, indiferent de celelalte elemente ale tehnologiilor. Asemenea

soluri ocup în sudul, estul i centrul României peste 5 mil. Ha.

3.1 INTRODUCERE

Calificativul de sol ecologic (sau sol ecologizat, în cazul în care s-au întreprins

m suri în acest sens) se adreseaz acelor categorii calitative de soluri a c ror entropie i

func ionalitate se apropie de cea a solurilor naturale de origine. Degradarea lor s-a datorat

fenomenelor i activit ilor antropice.

Un sol ecologic acceptat pentru zonele din România destinat agriculturii ar trebui s

îndeplineasc condi iile din figura 1 în care componentele texturale ar trebui s se

întâlneasc în procent de 45% (nisip, mâl, lut, argil ), 25% s fie alc tuit din aer (spa ii

interstructurale), 25% s fie destinat apei (spa ii intrastructurale, capilare) i 5%

componentei vii, alc tuit din humus (material foarte valoros, ob inut prin

heteropolicondensarea materiei organice brute din sol), r d cini i diverse microorganisme

i macroorganisme (de la bacterii trecând prin protozoare, alge ciuperci, insecte,

lumbricide i pân la mamifere).

Un sol s n tos, viu, activ, con ine 50% din spa ii libere destinate apei i aerului).

57

58

3.2 CE ÎN ELEGEM PRIN COMPACTITATEA SOLULUI

Compactitatea solului reprezint acel fenomen prin care arhitectura structural a

acestuia este modificat pân în faza în care se schimb în direc ie negativ principalele

func ii ale solului. Exprimarea acesteia se realizeaz prin modific ri semnificative ale

sistemului de pori i spa ii, i deci a raportului ap /aer, prezentat în figura 1. Nu orice

compactare a solului produce pagube ci numai aceea care schimb radical func iile i

rapoartele. Compactarea gravimetric nu este d un toare. Cea cauzat îns de ma ini,

utilaje, inunda ii, sta ion ri de ap schimb radical func iile solului cauzând DUNELE

COMPACT RII. Solurile umede sunt cele mai sensibile la fenomenul de compactare.

3.2.1 Ce se în elege prin compactarea d un toare?

- În sol normal compactat (natural generat îndeosebi de gravita ie) func iile solului nu

sunt semnificativ modificate.

- În solurile compactate antropic func iile solului pot fi semnificativ modificate. Acest

gen de compactitate genereaz un deranjament al structurii solului, în a a m sur încât

sistemul poros este puternic redus încât în mod durabil func iile vitale, regulate ale solului

ca i productivitatea sa sunt influen ate semnificativ negativ. Aceasta înseamn c o

cultur va fi prost aprovizionat cu ap i aer, i deci i cu elemente nutritive iar produc ia

va fi cu mult mai mic . Infiltra ia apei în sol este îngreunat i la fel i conservarea ei.

Modific ri dramatice vor avea loc în zona condi iilor de via pentru flora, fauna i

microorganismele solului. Spunem deci c STAREA ECOLOGIC A SOLULUI ESTE

PUTERNIC ÎNR UT IT .

Compactitatea se exprim în:

- grame/cm3/sol

- volumul % al porilor.

- rezisten la penetrare kgf/cm2/sol

În func ie de presiunile mecanice, extragravita ionale care se execut asupra solului,

densitatea aparent ca i volumul porilor se modific . În figura 3 se prezint un asemenea

exemplu pentru un sol luto-argilo-nisipos pe adâncimea profilului de 70 cm (0,7 m).

59

0

10

20

30

40

50

60

70

Ad

ân

cim

ea o

rizo

ntu

lui

100

KN

45

KN

20

KN

0

KN

1,48/42,0

1,52/41,2

1,56/39,6

1,59/38,8

1,62/37,3

1,68/36,2

DA/Vp

DA/Vp

DA/Vp

DA/Vp

1,36/47,4

1,41/45,4

1,44/44,3

1,48/42,7

1,50/42,0

1,51/41,6

1,19/54,0

1,26/51,2

1,30/49,7

1,34/48,1

1,38/47,4

1,39/46,3

1,12/55,4

1,14/55,0

1,15/54,9

1,17/54,5

1,20/53,5

1,25/51,6

1,29/52,1

1,19/53,9 1,31/49,45 1,45/43,5 1,57/39,3

100,0/100,0 110,0/91,7 121,8/80,7 131,9/72,9

medie

profil

presiunea rotilor tractorului

Figura 3 Modific rile densit ii aparente a solului (DA) ca i a volumului porilor (VP) în diferite orizonturi ale unui sol argilo-luto-nisipos din lunca Rinului. KN= presiune exercitat exprimat în kilonewtoni ( Petelkau H., 2005; prelucrare avansat ). 1 Newton = 1 kgm/s2

Datele din figura 3 demonstreaz urm toarele:

1. O presiune de circa 20 kN exercitat asupra solului arabil m re te cu 10% densitatea

acestuia i reduce cu 8,3% volumul porilor. Aceast compactare este considerat în

evalu rile ecologice ca fiind limita maxim a compact rii ned un toare; în l imea

profilului se reduce cu circa 4 cm.

2. La o presiune de 45 kN care corespunde presiunii pe care o exercit pneurile

tractoarelor i ale ma inilor agricole asupra solului agricol, densitatea aparent cre te cu

22% iar volumul porilor se reduce cu 20%. În aceste condi ii vorbim de o compactare

medie care provoac daune atât în ceea ce prive te nivelul recoltelor cât i al st rii

ecologice a solului. Raportul ap -aer se înr ut e te iar activitatea biologic , inclusiv cea

60

61

de fixare a azotului se reduce cu circa 25%. În l imea profilului solului se reduce cu 10

cm.

Dac presiunea antropic se ridic la 100 kN, situa ie întâlnit în hardpanuri sau

atunci când se deplaseaz ma ini foarte grele în condi ii de umiditate excesiv , densitatea

aparent cre te cu 32%, volumul porilor se reduce cu 27%, solul trecând în faza de

compactitate mare cu o reducere esen ial a nivelului produc iilor, cu pierderi mari de sol

prin eroziune, i o înr ut ire de pân la 50-60% a activit ii biologice. Starea ecologic

este rea.

3.2.2 Cum pot fi recunoscute compact rile d un toare ale solului

Primul i cel mai important indicator al degrad rii arhitecturii structurale a solului

este îns i planta de cultur , i anume:

- Plante galbene i insuficient dezvoltate, de i nu sunt boli i s-au aplicat îngr minte.

- R d cini nedezvoltate. Plantele se rup u or când se încearc scoaterea lor prin

tragere din sol.

- În cazul r d cinoaselor, sfecl , morcov, din cauza densit ii mari a solului, r d cinile

r mân nedezvoltate sau se ramific i nu mai prezint valoare economic .

- Cercet ri de lung durat au demonstrat suficient c exist o corela ie între

dezvoltarea r d cinilor i densitatea, respectiv compactitatea solului (figura 4).

Datele sunt credibile pentru c ele s-au efectuat în 134 loca ii din Germania.

- Al i indicatori care ne pot da informa ii despre compactitate este îns i modul de

comportare a solului.

a) Structura este compact (de fapt lipse te), s rac în pori i se sparge în unghiuri

bru te.

b) Lipsesc cu des vâr ire indicatorii biologici, cum ar fi râmele.

Coef. corela ie r = 0,74

Nr. repeti iilor = 134

y = 25,329 – 61,849 x

Func ia de regresie N

r. d

e r

dci

ni

Modificarea densit ii solului (compactitate) (g/cm3)

Figura 4 Corela ia dintre num rul de r d cini i densitatea solului. Media a 134 cercet ri efectuate pe diferite soluri (Petelkau H., 2005)

Solul este lipsit de elasticitate

Domeniul Daunelor Compactit ii (DDC) este împ r it conform numeroaselor cercet ri în

:

- mediu reducerea produc iilor cu 2-5%. DDC = 1 (verde în figura 5)

- ridicat reducerea produc iilor cu 5-10% . DDC = 2 (albastru în figura 5)

- puternic reducerea produc iei cu peste 10%. DDC = 3 (ro u în figura 5).

(Datele se refer la spa iul german. În România, a a cum se va vedea, compactitatea

combinat cu seceta provoac daune mult mai mari).

În figura 5 prin domeniu optim în elegem c nutri ia plantelor i celelalte func ii ale

solului se desf oar în optim.

Corela ia dintre cre terea compactit ii i nivelul recoltelor este una negativ

logaritmic , manifestat pe trei niveluri DDC pe care le prezent m în continuare.

62

Figura 5 Corela ia generat de diverse niveluri DDC asupra m rimii recoltei – 104 determin ri în Germania (Petelkau H., 2005).

r2 = 0,72 n = 104

Niv

elul

rec

olte

lor

Domeniile ecologice ale compactit ii d un toare(DDC)

Dau

ne m

edii

gen

erat

e de

com

pact

itat

e

Dau

ne r

idic

ate

gene

rate

de

com

pact

itat

e

Dau

ne p

uter

nice

gen

erat

e de

com

pact

itat

e

DDC 1 DDC 2 DDC 3

Dom

enii

de

dens

itat

e op

tim

pen

tru

sol

DDC1 - începe la limita inferioar domeniului optim i indic faptul c dezvoltarea

r d cinilor plantelor poate fi influen at negativ.

DDC2 – începe la o compactare cu 0,05g/cm2, superioar domeniului optim. Ecologic se

manifest prin pagube ridicate provocate dezvolt rii plantelor i indirect sunt influen ate

func iile solului.

DDC3 – începe la o compactare cu 0,10 g/cm2 deasupra domeniului optim. Ecologic se

manifest printr-o puternic influen are a dezvolt rii plantelor i indirect prin puternice

i foarte puternice deregl ri ale celorlalte func ii ale solului.

inând cont de textura solului (vezi triunghiul texturii) i degradarea arhitecturii

structurale au putut fi evaluate pentru zone diferite CLASELE DOMENIULUI

DAUNELOR COMPACTIT II (CDDC). Folosirea acestui indicator ajut practicienii,

i mai ales proiectan ii în domeniul reconstruc iei ecologice s realizeze o banc de date

extrem de necesar pentru domeniul de proiectare a refacerii solurilor afectate. Nu vom

intra în detalii pe aceast tem .

63

3.3 CE ÎNSU IRI AR TREBUI S OFERE UN SOL ECOLOGIZAT

DIN SUDUL ROMÂNIEI?

Exemplu: cernoziomurile din Câmpia Burnasului din sudul României.

- O compactitate ridicat pentru re inerea, deplasarea în profunzime i înmagazinarea

apei (conservarea apei) i punerea la dispozi ia plantelor în mod treptat, economic i

f r pierderi semnificative prin evapora ie. Aceast problem este azi foarte

important pentru spa iul românesc i ei i se va acorda o aten ie foarte mare.

- O capacitate biologic ridicat , capabil s degradeze resturile organice din sol, s

conserve sub form de humus i s le disponibilizeze, treptat i echilibrat vegeta ie

supraterestr , sub form de elemente nutritive.

- O capacitate fizic ridicat , stabil , care s ofere posibilitatea sus inerii, a ancor rii în

profunzime a r d cinilor plantelor, în vederea desen rii unui viguros raport plante/sol,

care s ofere areale naturale i antropice stabile i durabile. Pentru ca constituien ii

solului s se men in în limitele descrise în figura 1 este necesar ca textura solului s

fie organizat în structur a solului, form de organizare arhitectonic a acestuia

reprezentat prin agregate sau glomerule

64

Structurarea solului poate avea loc numai în prezen a r d cinilor i a

microorganismelor din sol. Acest aspect va face îns obiectul unui alt studiu.

În zona analizat de noi am întâlnit situa ii dintre cele mai diverse, între cele dou

extreme, A i B. În timp ce arhitectura de tip A conduce spre echilibrarea fenomenelor

biologice, biochimice, chimice i fizice din sol, cu efecte deosebit de favorabile asupra

produc iei de biomas , varianta arhitectural B conduce la compactarea solului, la refuzul

permeabilit ii apei în profunzime, la reducerea pân la eliminare (soluri tip asfalt) a

absorb iei i conserv rii apei i la pierderea ei prin evaporare i curgere. Solurile de tip B

sunt u or supuse eroziunii din cauza cantit ii mari de ap disponibil la suprafa a acestuia

i a mi c rilor de suprafa .

65

Figura 7 Componentele unui microagregat de sol, v zute la microscop

Din punct de vedere tehnic, cu cât solurile

evolueaz negativ de la A B, cu atât cre te

compactitatea solului, indicatorul fizic care face

obiectul acestui material.

3.3.1 Situa ia în câmp

Studiind direct în câmp, am întâlnit o serie de corela ii care se cer explicate, i

anume:

- Nivelul produc iei de grâu s-a corelat negativ cu cre terea compactit ii solului.

- Activitatea biologic s-a corelat negativ cu cre terea compactit ii solului. Acumularea

i disponibilitatea apei în sol s-au corelat i ele negativ cu compactitatea solului.

Acela i lucru putem spune i despre disponibilitatea elementelor nutritive.

Prin compactitatea solului în elegem rezisten a acestuia atât vis-à-vis de lucr rile

necesare, cât i vis-à-vis de penetrarea r d cinilor în profunzime. Specialistul agricol

trebuie s tie c rezultatele aduse de o cultur agricol sunt în primul rând i în mai mare

m sur dependente de dezvoltarea în profunzime a masei de r d cini, decât de o

provizorie dezvoltare la suprafa a biomasei.

3.3.1.1 Determinarea compactit ii solului

S-a efectuat în câmp cu un penetrometru de teren Dickey John (vezi figura 8),

prev zut cu posibilitate de testare a rezisten ei solului la penetrare pân la 60 cm.

Figura 8 Penetrometru de teren Dickey John

F r a intra în detalii, în viziunea USDA (Departamentul American pentru

Agricultur ), din punct de vedere al compactit ii, solurile se împart în:

a) Soluri pu in i foarte pu in compactate pân la 200 psi* 7-14 kg/cm2

b) Soluri moderat compactate 200 – 300 psi 4- 24 kg/cm2

c) Soluri compacte, nepotrivite culturii 300 – 400 psi 22 – 29 kg/cm2

d) Soluri improprii, compactate excesiv (tip asfalt) > 400 psi > 29 kg/cm2

* psi = pounds per square inch (livre per inch p trat) 1 psi = 0,07 kg/cm2

Determin rile efectuate în Câmpia Burnasului au scos în eviden urm toarele

rezultate ob inute la sfâr itul verii 2007 dup recoltarea p ioaselor i la 10 zile de la

c derea unei ploi de 93 mm în 4 zile (tabel 1).

Tabelul 1 Rezisten a solului la penetrare – Alexandria 2007

Variante AdâncimeRezisten a

solului kg/cm2

Media0– 50 cm

adâncime în kg/cm2

Observa ii

10 cm 1420 cm 2230 cm 35

Nelucrat, determin ri pe miri te grâu

> 30 cm 35

28,2 kg/cm2 Sol compact nepotrivit pentru cultura grâului

10 cm 1420 cm 1430 cm 2240 cm 27

Scarificare la 35 – 40 cm dup miri tea de rapipremerg toare grâu

> 40 cm 29

21,2

O îmbun t ire a fizicii solului cu 25% dar insuficient pentru

c dep e te cu peste 50% limitele unui sol bun pentru cultura de grâu care urmeaz

s se semene. 10 cm 1420 cm 1430 cm 1840 cm 32

Dup floarea-soarelui scarificat 2006 35-40 cm, discuit 2007 urmeaz rapi a

> 40 cm 40

23,6 Sol insuficient preg tit fizic pentru ob inerea unei culturi

optime pentru rapi .

10 820 830 1640 16

Scarificare cu subsolier austriac la 55 cm dupmiri te de grâu

50 16

14,4

Este singura variant de lucrare a solului care a dus

solul pe adâncimea de 50 cm într-o stare ecologic foarte

bun .

66

Din datele înscrise în tabel rezult urm toarele:

a) Din cauza lucr rilor de arat efectuate în sectorul micilor produc tori la adâncimi

constante de 15-20 cm, talpa plugului s-a format începând cu aceast adâncime. Fermele

mai mari de pân la 4000 ha (1000 – 4000 ha) au f cut ar turi mai adânci de pân la 25

cm, de data aceasta talpa plugului se formeaz începând cu aceast adâncime.

În ultimii 30 de ani nu s-au mai efectuat lucr ri de subsolaj în zon , din care cauz

terenul s-a tasat pe adâncimea de 30 – 45 cm, existând un strat a c rui compactitate se afl

între 30-50 kg/cm2, complet impermeabil pentru ap i r d cini. Prin

urmare, pe adâncimea de 35 cm se desf oar întreaga activitate a solului, zona din

profunzime fiind practic steril . Acolo nu p trund nici r d cini, i nu exist nici activitate

biologic . Indicatorul principal al ecologiz rii solului - râma lipse te cu des vâr ire.

67

68

Compactarea solului a fost accentuat i de stagn rile de ap , de trecerile prea

frecvente cu ma inile pe sol i, fire te, de abandonarea în form de pârloag puternic

îmburuienat a unor importante suprafe e de sol (figura 10).

Având în vedere cele spuse mai sus insist m asupra a dou componente economice

foarte importante legate de compactare:

a) Rela ia solului cu apa. inând cont de profilul adânc al solurilor cernoziomice

din Câmpia Burnasului (pân la 3 m) din care pân la 2 m r d cinile cerealelor

pot p trunde cu u urin dac solul le permite acest lucru, ne permitem s facem

urm toarele calcule:

a1) Pentru un sol ecologizat, o suprafa de 1 m2 sol, pe adâncimea de 1 m poate

accesa 0,5 m3 ap , din care 0,250 m3, adic 2500 m3/ha constituie ap util conservabil .

inând cont c apa de sub coeficientul de ofilire nu poate fi consumat de plante, r mâne

totu i disponibil plantelor un poten ial de aproape 2000 m3/ha. El se dubleaz dac apa

poate p trunde în profunzimea profilului pân la 2 m.

a2) În cazul unui sol neecologizat, nepermeabil, în care nici apa i nici r d cinile nu

p trund mai adânc de 30 - 40 cm, cantitatea de ap accesibil solului se reduce la 0,35 m

x 0,5 = 0,175 m3 ap , din care numai jum tate, adic 0,078 m3/m2 = 780 m3/ha – 234 (co)

= 546 m3/ha ar putea r mâne pentru pu in vreme la dispozi ia plantelor. Pu in vreme

pentru c în stratul de suprafa evapora ia este foarte mare i pierderile zilnice ajung în

var la aproape 100 m3/zi/ha.

Acest lucru simplu explic unele paradoxuri negândite i necercetate în România.

Numai a a se explic de ce dup secete îndelungate, a a cum a fost în Platoul Alexandriei

în acest an, o ploaie de 93 mm c zut în 4 zile a inundat ora ul în luna august, transportând

cu apa o cantitate imens de sol.

Figura 10. Fenomenul de compactare afecteaz grav solul

În primii 35 cm de sol afânat, surplusul de ap de circa 15 mm = 150 m3/ha, adic

78 mm, surplusul de ap , de circa 15 mm = 150 m3/ha a creat mi c ri laterale de ap spre

emisarii naturali, transportând cu ei circa 0,2 kg sol/litru de ap = 200 kg sol/1000 l ap =

30 to/ha sol c rat spre Alexandria de pe o suprafa de peste 20.000 ha din platou.

Men ion m c ploile au continuat i dup aceea, agravând situa ia.

În luna septembrie, ploi relativ mici de 30-50 mm c zute pe soluri cu profil scurt din

zonele de dealuri au provocat inunda ii catastrofale, cauzând inclusiv mor i i pierderi

materiale importante. S nominaliz m numai zona Tecuci de la începutul lui septembrie

2007, un caz simptomatic de inunda ii catastrofale, dup secete catastrofale, din cauza

neabsorb iei apei în sol. Nu e de mirare c în mai pu in de 10 zile, dac arealul respectiv

nu a primit ploi mici, locuitorii i autorit ile se vor plânge din nou de secet , iar ciclul se

va repeta.

69

Figura 11 Distrugerea hardpanului m re te accestul r d cinilor i al apei în profunzime, garantând recolte de 3 – 4 ori mai mari, mai ales pe timp de secet .

Exist îns solu ii: O asemenea solu ie este prezentat în figura 11. Distrugerea t lpii

plugului prin subsolare la cel pu in 55 – 60 cm este obligatorie în Câmpia Burnasului

pentru refacerea echilibrului ap – aer din sol. Dac acest lucru se face corect, apa

p trunde în profunzime, iar r d cinile plantelor vor face acela i lucru.

Prin subsolare profund , blocurile masive de sol dur vor fi ridate, deschizând în profunzime c i de p trundere a apei, r d cinilor i a altor forme de via . Se reface vitalitatea solului.

Figura 12

O dat cu extinderea în profunzime a r d cinilor p trund i microorganismele (bacterii,

ciuperci) i apar gelurile i excre iile bacteriene i miceliene iar masa de r d cini i

excre ii organice va contribui la refacerea pe profil a structurii solului, iar la suprafa se

va dezvolta o biomas activ i durabil . Subsolarea profund va crea în egal m sur

riduri profunde (vezi figura 12) în blocul de sol dur, prezentat în figura 9, prin care

r d cinile i apa î i vor face loc pentru a p trunde în profunzime. În felul acesta, întreg

profilul de sol este împânzit de r d cini i micorize i alte organisme, va conserva ap i

70

va deschide calea spre un sol ecologizat, baza durabilit ii agroecosistemelor i a

ecosistemelor naturale.

3.3.1.2 i ce se întâmpl cu produc ia?

Anul 2007 a fost extrem de secetos, mai ales în sudul rii. Cu toate acestea, în baza

cercet rilor efectuate putem afirma c acest an de excep ie a fost defavorabil numai acelor

cultivatori de cereale care nu au respectat principalele reguli prezentate mai sus cu privire

la recep ia apei din ploi, transferul i conservarea ei în sol i consumarea ei ra ional prin

respectarea celorlalte verigi ale managementului agricol (managementul azotului jucând

un rol foarte important, a a cum se va vedea într-un material viitor). Men ion m c studiile

efectuate de noi în dou zeci de loca ii din sudul rii prin corela ia dintre compactitatea

solului în primii 50 cm ai solului i nivelul recoltei, supuse unui calcul statistic în 2D a

condus la rezultatele din figura 13.

Figura 13

Cultivatorii, inclusiv din centrul B r ganului, care au men inut o bun stare

ecologic a solului unde compactitatea solului s-a situat între 8 – 14 kg/cm2 sol – produc ia

a dep it în toate cazurile 3500 kg/ha (vezi cazurile de la Râmnicelu i Modelu, ambele în

jude ul C l ra i). Cre terea compactit ii solului pân la 25 kg/cm a condus la

înjum t irea recoltei, iar dac compactitatea a dep it 35 kg/cm2, recolta nu a mai contat

în ecua ia economic a întreprinderii, în ciuda pre ului ridicat din acest an. În final, în

figura 14 i 15 se prezint starea fenologic a culturii grâului dup împ iere (figura 14) i

înainte de recoltare (figura 15). La Alexandria la o compactare de circa 30 g/cm2 sol

adânc de 50 cm (recolt 700 kg/ha) i la Modelu (figura 16) dou soiuri, ambele cu 71

productivitate de peste 3500 kg/ha la o compactare de 14 kg/cm2/sol adânc 50. În

amândou loca iile cu 70 de zile înainte de recoltare nu a c zut nici o ploaie mai mare de 5

mm.

Aten ie! Tehnologiile au fost identice.

3.4 CONCLUZII

1. Fenomenul de compactare a solurilor este prezent în România pe peste 5 mil. Ha.

Acest lucru conduce la degradarea ecologic a acestora i a evolu iei pân la

pierderea total a fertilit ii, i deci a valorii economice a terenului. Fenomenul

poate fi redus iar solul ref cut prin m suri speciale de lucrare a solului, în care

scarificarea la adâncimea de 10-20 cm sub talpa plugului are cea mai mare

importan . Lucrarea poate fi completat cu îngr minte chimice, îngr minte

verzi sau mulcire.

72

73

2. Monitorizarea compactit ii solurilor se face cu ajutorul penetrometrelor,

instrumente extrem de simple i eficiente.

3. Prin reducerea compact rii în limitele normale se reface arhitectura structural a

solului pe întregul s u profil i cre te capacitatea de re inere i conservare a solului

i, în consecin , aprovizionarea normal a plantelor cu ap i nutrien i.

4. Refacerea activbiologic i cre terea biodiversit ii sunt elemente notabile care arat

c solul revine la o stare ecologic bun i durabil .

ATEN IE:

RECOLTELE AGRICOLE ÎNCEP CU FORMAREA I DEZVOLTAREA ÎN

PROFUNZIME A R D CINILOR. NU TREBUIE PRIVIT NUMAI PARTEA

SUPERIOAR A PLANTEI (TULPINA). DIMPOTRIV , NIVELUL RECOLTEI

DEPINDE APRIORI DE GRADUL DE EXPANSIUNE ÎN PROFUNZIME AL

R D CINILOR, DE A C ROR BUN DEZVOLTARE E NECESAR S AVEM

GRIJ DEOSEBIT .

Bibliografie

Beste, A. (2005): Landwirtschaftlicher Bodenschutz in der Praxis. Grundlagen, Analyse, Management. Erhaltung der Bodenfunktionen für Produktion, Gewässerschutz und Hochwasservermeidung.

Beste, A. (2006):

Wieviel Wasser kann mein Boden bei Starkregen speichern? Wieviel Trockenheit fängt mein Boden auf? Verbesserung der Bodenfunktionen und Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit mit Hilfe der Qualitativen Bodenanalyse. Anleitung für Praktiker. 35 S. mit farbigen Abb., incl. CD-Rom mit Beispielbildern

Frielinghaus, M. (2001): Grundsaetze des Bodenschutzes auf Jungmoraenenstandorten und Empfelungen fuer ihre prakische Umsetzung in Mecklenburg-Vorpommern. Mitteilungen der Landesforschungsanstalt fuer Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, Heft 24, S.17-22.

Grossmann, M. (1999): Die Ermittlung von altuellen Schadverdichtungen auf Ackerflaechen der noerdlichen Uckermark mit gleicher potentieller Gefaehrdung. Diplomarbeit. Universitaet Potsdam, Institut fuer Geooekologie. 80 S.

Handbuch der Bodenkunde ISBN 3-609-72210-XHandbuch des Bodenschutzes ISBN 3-609-65853-3

Leinweber, P.; Menning, P. (1992):

Charakter krumennaher Verdichtungszonen in Ackerboeden auf lehmigen Moraenenstandorten in Mecklenburg. In: f. Kulturtechnik und Landentwicklung 33, Verlag Paul Parey, Berlin und Hamburg. S. 100-107.

Neubauer W.; Gruber, H. Hofhansel, A. (2001):

Beurteilung der pfluglosen Bodenbearbeitung fuer Mecklenburg-Vorpommern als wichtiges Element der guten fachlichen Praxis der landwirtschaftlichen Bodennut-zung. Mitteilungen der Landesforschungsanstalt fuer Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, Heft 24, S. 23-34.

Robert Bosch Stiftung, Hg.(1994):

Schwäbisch Haller Agrarkolloquium zur Bodennutzung, den Bodenfunktionen und der Bodenfruchtbarkeit. Denkschrift für eine umweltfreundliche Bodennutzung in der Landwirtschaft. Gerlingen

Schweder, P.; Poeplau, R.: (2001):

Bodenschutz als eine Arbeitsaufgabe in der Beratung. Mitteilungen der Landesforschungsanstalt fuer Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, Heft 24, S. 7-16.

editie on-line www.cartesiarte.ro

Aceasta carte poate fi comandata la adresa de e-mail : general@agrovetmang.ro