C A P I T O L U L IV

CAPITOLUL 4COMPACTAREA SOLULUI

4.1 INTRODUCERE

Expansiunea urban i industrial a necesitat suprafee ntinse, afectnd terenurile agricole n mod direct, prin trecerea lor la alte folosine sau indirect, prin acoperirea cu reziduuri provenite din diverse activiti.

Dinamica suprafeelor i a resurselor de sol, cuplat cu creterea cererii pentru alimente i a costurilor reclamate de aceasta, a exercitat o puternic presiune asupra tehnologiilor i a cercetrii tiinifice pentru a spori productivitatea solurilor i eficiena produciei agricole. Pe de o parte, produciile ridicate au putut fi obinute prin aplicarea irigaiilor, drenajului, combaterea bolilor i duntorilor sau cultivarea de hibrizi i soiuri rezistente; pe de alt parte, mecanizarea i orientarea spre maini mai productive, cu o lime de lucru mai mare, dar n acelai timp mai grele, a dus la o compactare n timp a solurilor i la o reducere corespunztoare a produciilor n multe zone.

Sensibilitatea solurilor la compactare a crescut i datorit utilizrii pe scar larg a ngrmintelor anorganice i a lucrrilor adnci, aciuni care au determinat diminuarea coninutului de materie organic din soluri.

4.2 SISTEMUL MAIN - SOL - PLANTn agricultura actual, mecanizat, este important de cunoscut modificarea condiiilor din sol n urma traficului executat cu mijloace mecanice ct i efectul acestor modificri, n special din zona de dezvoltare a rdcinilor, asupra plantelor. O reprezentare schematic a acestui sistem este prezentat n figura 4.1.

Main:CompactareLucrrile solului

Sol :FiziceBiologiceChimice

Plant:ApAerElemente nutritive

Figura 4.1 - Reprezentarea conceptual a sistemului main - sol - plant cu subelemente i interaciuni

Primul element se refer la compactare i maini pentru lucrrile solului, al doilea la caracteristicile fizice, chimice i biologice ale solului, iar al treilea se refer la apa, aerul i elementele nutritive necesare plantelor. Liniile de legtur reprezint posibilele interaciuni ntre aceste subelemente. Dar complexitatea fenomenului nu se oprete aici; fiecare element are alte diviziuni mai mici care dau natere la o alt serie de interaciuni. Sunt, de asemenea, interdependente efectele legate de mersul vremii i factorii naturali de atenuare a tasrii, incluznd efectele aciunii rdcinilor asupra structurii solului, modul n care are loc deplasarea solului, aspectele legate de dezvoltarea plantelor precum i restriciile impuse produciei.

Dac privim lucrurile n perspectiv, procesul de compactare poate fi, n general, controlat dar ceea ce trebuie analizat este corelaia ntre dezvoltarea plantelor, n funcie de starea fizic a solului i traficul executat de mijloacele mecanice. Aceste corelaii sunt utilizate n general ca indicatori ai modificrilor care au loc n sol.

Efectul asupra plantei este privit ca o integral a schimbrii condiiilor din sol, incluznd modificarea bilanului apei, microorganismelor, elementelor nutritive s.a. Schimbarea strii fizice este un indicator al efectelor integrate ale aciunilor mecanice i forelor naturale care acioneaz asupra solului ntr-o perioad de timp.4.3. PROCESE DE COMPACTARE A SOLULUICompactarea solului poate fi definit ca "reducerea volumului solului sau a grosimii unui strat de sol sub influena unor fore mecanice exterioare. Schimbrile n volum sunt nsoite de schimbri ale proprietilor structurale, conductibilitii termice i hidraulice precum i a caracteristicilor de transfer ale gazelor, toate acestea afectnd echilibrul chimic i biologic al solului. Compactarea implic o reducere a volumului porilor i o cretere a valorilor densitii aparente. ntr-un cuvnt, condiiile din sol se schimb de aa natur nct afecteaz procesele din masa acestuia ntr-o msur mai mare sau mai mic, n funcie de gradul de compactare.4.3.1 Clasificarea proceselor de compactare a solului

Dup origine, se deosebesc soluri cu compactare natural i artificial.

1. Compactarea natural se datoreaz unor factori sau procese pedogenetice naturale, care nu sunt influenate de activitile umane. Dintre factorii naturali, care determin compactarea natural a solului, cei mai importani sunt solul i precipitaiile.

a. Solul. Sensibilitatea solurilor la compactare este influenat de proprietile lor fizice, de structur i umiditate. Intensitatea compactrii de origine natural depinde de o serie de factori, ntre care un rol important l are solul, respectiv susceptibilitatea acestuia de a se compacta, care este favorizat de alctuirea granulometric neechilibrat, structura instabil, coninutul redus de humus etc.

In funcie de sensibilitatea la compactare, rezistena la forele de presare i durata perioadei n care rmn afnate, solurile se clasific astfel:- soluri sensibile la compactare - se compacteaz uor, mai ales n perioadele cu precipitaii bogate i se menin afnate o perioad scurt de timp;

- soluri mijlociu sensibile la compactare - sunt susceptibile de a se compacta n zone umede, iar durata perioadei n care efectele lucrrilor de afnare se menin vizibile este de 1-3 ani;- soluri rezistente la compactare sunt soluri care se compacteaz greu chiar n condiii de umiditate ridicat, iar efectul lucrrilor de afnare se menine un timp ndelungat.

b. Precipitaiile. Acestea influeneaz compactarea solului prin coninutul de umiditate al acestuia, mai ales n timpul perioadelor n care se execut lucrrile de baz i cele de recoltare. Un sol umed, n perioadele ploioase, se compacteaz uor, inclusiv n stratul subarabil.n funcie de cantitatea de precipitaii specific unei zone, riscul producerii compactarii datorit creterii umiditii solului poate fi :

mare, n perioadele n care precipitaiile depesc cu peste 50% media multianual; mediu, n situaia n care suma precipitaiilor se situeaz la nivelul mediei multianuale; redus, atunci cnd suma precipitaiilor este sub 50% din media multianual a zonei.

Cazul cel mai rspndit este cel al procesului de argilo-iluviere, specific solurilor brune luvice, luvisolurilor i altor tipuri genetice de sol din zone umede, n urma cruia se compacteaz, adesea foarte puternic, orizonturile inferioare (orizontul Bt argilo-iluvial )2. Compactarea artificial (antropic) apare ca urmare a activitilor induse de om. ntre aceste activiti cu influene negative asupra gradului de compactare a solului, cele mai importante sunt conform Marta Birkas, Lajos Csik, 2001, urmtoarele :

a. Modul de folosin al terenului, afecteaz asupra compactrii prin rotaia culturilor i tehnologiile de cultur, existnd o strns corelaie ntre modul de folosin, sistemul de lucrare, tehnologiile utilizate i gradul de cpmpactare a terenului. Modul de folosin este considerat favorabil reducerii compactrii solului, dac armonizeaz msurile de conservare a acestuia cu cerinele plantelor de cultur privind condiiile de via. n funcie de impactul asupra compactrii i condiiilor din sol, modul de folosin al terenului se clasific n:

duntor strii fizice a solului, atunci cnd tehnologiile utilizate nrutesc condiiile din sol, crete riscul compactrii iar culturile nu au un efect de afnare a solului; adecvat, impactul tehnologiilor i culturilor asupra solului este minim; conservativ, n situaia n care tehnologiile agricole i plantele de cultur mbuntesc i conserv starea solului.b. Lucrrile solului. Acestea influeneaz prin traficul exagerat, neraional, efectuat pe teren cu utilaje pentru executarea lucrrilor agricole, de recoltare, transport, hidro-ameliorative sau de alt natur. Acest gen de procese de compactare este specific agriculturii moderne, intensive i puternic mecanizate i el are tendina de a se accentua pe msur ce crete gradul de mecanizare.

Ali factori de influen, depind de elemente ale sistemei de maini i ale tehnologiilor de mecanizare. Astfel, compactarea este favorizat de folosirea utilajelor cu mas mare i presiune ridicat pe sol, creterea numrului de treceri sau de intervenii pe suprafaa terenului, creterea presiunii n pneuri i, n mare msur, de executarea lucrrilor i traficului pe sol umed.c. Irigarea. Dac aceasta nu este aplicat n mod corespunztor, utilizndu-se norme mari de udare i la intervale scurte de timp, sunt afectate condiiile de lucru, calitatea lucrrilor i modul n care are loc deplasarea mijloacelor mecanice, crescnd riscul apariiei fenomenelor de compactare. d. Elemente ale sistemului de agricultur. O importan deosebit asupra intensitii proceselor de compactare, au i o serie de elemente ale sistemului de agricultur i ale agrotehnicii aplicate. n acest sens compactarea este favorizat de folosirea rotaiilor de scurt durat, mai ales a celor fr culturi amelioratoare, de bilanul negativ al humusului n sol, fertilizare redus sau inadecvat, calitatea necorespunztoare a lucrrilor solului i executarea acestora n condiii de umiditate superioar celei optime; intensificarea produciei agricole, prin creterea numrului de recolte pe an i reducerea perioadei de executare a lucrrilor agricole, are de asemenea efecte negative asupra proceselor de compactare.Dup adncimea la care se produce, deosebim:- compactarea de adncime, care afecteaz orizonturile subarabile ale solului, peste 40 cm, pn la 80-100 cm;

- compactarea de mic adncime, care se manifest imediat sub stratul arat (30-40 cm);

- compactarea de suprafa, care se observ la nivelul stratului arat. Compactarea de adncime, iniial se datora unor cauze de origine natural, dar odat cu trecerea la utilizarea unor vehicule cu masa de 10-20 de tone pe fiecare ax i chiar mai mult, a aprut i compactarea de adncime de origine antropic.

Compactarea de suprafa poate avea origine natural n unele condiii de sol, ca de exemplu pe soluri cu textur neechilibrat (lut argilo-nisipos grosier) sau pe unele lcoviti din vestul rii, dar de cele mai multe ori ea este de origine antropic.

Ali autori disting, de asemenea, compactarea primar, specific unor soluri care nu au fost anterior afnate prin lucrri i compactarea secundar (sau recompactarea) care const n revenirea la starea de compactare iniial a unor soluri care au fost afnate prin diferite lucrri.4.4. EFECTELE COMPACTRII SOLURILOR

Datorit numrului mare de factori care trebuie luai n calcul, efectele globale ale compactrii solurilor sunt dificil de estimat dar indiferent de natura acesteia, sunt multiple. Principalele categorii de efecte i influene ale compactrii solurilor pot fi clasificate astfel (Inge Hkansson, 2005) : Efecte asupra proprietilor solului;

Efecte asupra dezvoltrii plantelor; Efecte asupra produciilor;

Efecte asupra proceselor biologice din sol; Efecte asupra mediului (ecologice).

4.4.1 Efecte ale compactrii asupra proprietilor solului

1 . Porozitatea i distribuia porilor dup mrime.

Atunci cnd un sol este compactat, toate categoriile de proprieti ale acestuia sunt afectate ntr-o msur mai mare sau mai mic, dar n primul rnd sunt afectate unele dintre proprietile fizice importante, cum ar fi volumul porilor, porozitatea i distribuia dup mrime i stabilitatea sistemului de macropori. Categoriile de pori sunt afectate diferit, reducerea volumului prin compactare afectnd n primul rnd porii de dimensiuni mari (macroporii), dar i crpturile din sol, porii rezultai din deplasarea rmelor sau alte spaii necapilare aflate ntre agregatele de sol. Mai mult, este afectat nu numai volumul macroporilor dar i continuitatea i mai ales stabilitatea sistemului poros, n cadrul cruia foarte muli macropori rmn izolai (Kulli, B., Gysi, M.,& Flhler, H., 2003) .Aceste schimbri afecteaz cantitatea total de ap care poate fi reinut, precum i micarea apei, aerului i a cldurii n sol. De asemenea, influeneaz negativ creterea rdcinilor i activitatea microorganismelor, n special a celor aerobe.

Cercetri efectuate n Romnia (A. Canarache, 1991), avnd drept criterii de apreciere a intensitii compactrii valorile porozitii totale, n funcie de coninutul n argil al solului, estimeaz c 66% din suprafaa total este afectat de fenomenul de tasare, n diferite faze; astfel, 6% (556.000 ha) reprezint suprafeele excesiv tasate, 22% (2.170.000 ha) suprafeele puternic tasate i 38% (3.761.000 ha) suprafeele moderat i slab tasate; diferena de 34% (3343000 ha) sunt considerate ca normale din acest punct de vedere. Alte cercetri (Dumitru, M. i colab., 2002) evideniaz c suprafaa total afectat de procese de compactere a solurilor arabile, datorat tehnologiilor i sistemelor de lucrare a solului din Romnia era de aproximativ 6.500.000 ha iar suprafaa arabil care sufer de compactare primar, n jur de 2.060.000 ha.2. Rezistena la penetrare

Compactarea determin nrutirea strii fizice a solului, materializat prin creterea valorilor densitii aparente, a rezistenei la penetrare, rezistenei specifice la arat i reducerea porozitii totale, a stabilitii hidrice a structurii solului, cu repercusiuni directe asupra consumului de combustibil i a costurilor de producie, care au fost cu 17-21% mai ridicate fa de martorul netasat (G. Jitreanu, l995).Rezistena la penetrare se msoar cu penetrometrul, determinrile n teren evideniind c viteza de cretere a rdcinilor plantelor se reduce odat cu creterea valorilor rezistenei la penetrare. Limita critic a rezistenei la penetrare pentru creterea rdcinilor, n multe soluri, este n jur de 3 MPa, iar depirea acesteia determin o cretere foarte lent sau chiar stoparea acesteia (Steinitzer, E., Murer, E., 2000).3. Structura solului

Structura solului se degradeaz n paralel cu compactarea acestuia, fiecare din cele dou procese contribuind la intensificarea celuilalt.Deteriorarea structurii este mai evident n solurile cu textur argiloas i n stratul superficial, unde patul germinativ poate fi sever afectat. Dac pregtirea patului germinativ se face cnd solul are o umiditate necorespunztoare, fiind prea umed sau prea uscat, atunci calitatea acestuia va fi slab i va fi nevoie de creterea numrului de treceri i intervenii mecanice. Aceasta va duce la creterea traficului cu roi i a gradului de compactare a terenului, mai ales la culturile care necesit o pregtire minuioas a terenului n vedera semnatului, cum ar fi sfecla pentru zahr. n plus, un numr mai mare de treceri determin o cretere a compactrii i n straturile mai profunde.4. Densitatea aparentDensitatea aparent reprezint un indice fizic important de caracterizare a solurilor i a strii de compactare a acestora. Ca regul general, solurile compactate au valori ridicate ale densitii aparente, dar acest indice trebuie determinat n condiii similare i standardizate de umiditate pentru a putea compara starea fizic a diferitelor categorii de soluri. Se consider c umiditatea cea mai potrivit pentru aceeste determinri este cea corespunztoare capacitii de cmp specifice solului respectiv. 4.4.2 Efecte ale compactrii asupra dezvoltrii plantelor Creterea i dezvoltarea plantelor implic procese fizice, chimice i biologice care au loc n dou medii diferite, solul i atmosfera, ntre care exist puternice relaii de interdependen.

Cerinele fa de sistemul radicular sunt guvernate n orice faz de vegetaie de ceea ce numim "potenial fotosintetic", care este o noiune ce nglobeaz lumina, CO2 i puterea plantei de a absorbi aceste elemente prin prile sale vii (frunze, etc.). Gradul n care potenialul fotosintetic este atins depinde de capacitatea sistemului radicular de a extrage apa, substanele nutritive i oxigenul din sol i de a elimina dioxid de carbon. Creterea maxim este obinut cnd sistemul radicular ntlnete condiiile cerute de potenialul fotosintetic, referitor la coninutul solului n elemente nutritive, ap precum i la un schimb eficient al gazelor. Recolta maxim se obine cnd se asigur condiii optime n timpul perioadei de vegetaie, cnd exist o concordan temporal ntre dezvoltarea plantelor, mersul vremii i condiiile din sol, aa cum s-ar putea ntmpla ntr-un mediu artificial.

Acest echilibru este deranjat n solurile compactate sau n orizonturile tasate, unde este restricionat ptrunderea rdcinilor (fig. 4.2), se reduce masa ca i desimea acestora pe unitatea de volum, ceea ce conduce la o dezvoltare lent i incomplet a sistemului radicular.

Cel mai evident efect al restriciei proliferrii rdcinilor plantelor este reducerea capacitii acestora de a absorbi apa i substanele nutritive. Limitarea ptrunderii rdcinilor n straturile subarabile este mai accentuat n timpul perioadelor secetoase.

S-a constatat, de asemenea, c restriciile proliferrii rdcinilor pot reduce capacitatea sistemului radicular de a contracara efectul duntor al prezenei i aciunii agenilor patogeni din straturile superioare ale solului.

Astfel, s-a evideniat o legtur direct ntre compactarea solului, exprimat prin valorile densitii aparente i prezena bolilor care provoac putrezirea rdcinilor (A. Vigier, 1980); pentru diferite niveluri de infestare a solului cu ageni patogeni, producia a sczut o dat cu creterea densitii aparente.

Activitatea rdcinilor i absorbia apei de ctre acestea este direct influenat de ctre distribuia porilor dup mrime i continuitatea lor i mai puin de ctre porozitatea total. Schimbrile n ceea ce privete distribuia porilor dup mrime datorit compactrii, sunt, n special, efectul legturii ntre porii de dimensiuni mari cu aeraia i apa disponibil.Mai mult, relaia ntre gradul de compactare i apa disponibil pentru rdcini este dependent de gradul de infiltrare n sol a precipitaiilor. Dei curbele optime depind din punct de vedere statistic de cultur, tipul i textura solului (F. Boone, 1986), acestea prezint un punct de vedere interesant n ceea ce privete relaiile ntre sol-cultur i mersul general al vremii. Curbele optime au fost determinate la diferite grade de compactare, iar sensibilitatea culturilor la compactare este n funcie de specia cultivat; speciile cu nrdcinare profund sunt mai puin sensibile la compactare, deoarece sunt mai bine adaptate la penetrarea orizonturilor subarabile dense.

4.4.3 Efecte ale compactrii asupra produciilor

Dei compactarea solului a fost asociat cu reducerea nivelului produciilor nc din anii 1940, n momentul de fa este unanim acceptat faptul c pierderile sunt suficient de mari pentru a justifica creterea volumului cercetrilor i a lucrrilor dedicate acestui subiect.

Astfel, scade capacitatea de reinere a apei i mai ales permeabilitatea, nrutindu-se regimul apei n sol, se reduce aeraia, crete, sensibil rezistena la penetrare i rezistena la arat, cu influene directe asupra produciilor plantelor cultivate i eficienei economice .

Ca o consecin a nrutirii nsuirilor solului scade puternic capacitatea de producie a acestuia, recoltele fiind diminuate cu pn la 50% fa de solul necompactat.

Pierderile datorate reducerii nivelului produciilor ca urmare a compactrii, datorate n special utilizrii mainilor cu mas mare i foarte mare, au fost estimate numai n SUA la 1,2 miliarde dolari anual (R. Gill, 1984) iar Voorhees, W.B. (1992) aproxima reducerea produciei la cultura porumbului cu 6% numai datorit acestui factor.In Europa, compactarea solului este estimat c afecteaz aproximativ 33.000.000 ha teren agricol, iar n jur de 50% din suprafaa arabil este sensibil la compactarea de adncime ( Soane B.D. i van Ouwerkerk, C., 1994, citai de van den Akker, J.J.H. 2001). n Quebec (Canada), pe soluri argiloase, scderea produciei de porumb datorit compactrii a fost de pn la 50% (Raghavan .a., 1988). Rezultatele unui mare numr de experiene din Suedia, cu cereale i plante uleioase, arat c producia s-a redus cu aproximativ 25% (Erikson .a.,1994).

n acelai timp, consumul de carburant a crescut cu pn la 35% la executarea lucrrilor pe solurile compactate n SUA (Voorhees, 1990). Linstrom .a. (1991) au considerat compactarea solului ca pe o cauz principal a scurgerilor de suprafa i eroziunii, iar Chancellor (1976) a estimat c totalul cheltuielilor necesare amenajrilor pentru irigaii i a exploatrii acestora sunt ridicate datorit infiltraiei slabe i evaporaiei puternice de pe terenurile compactate.

Rezultatele unui studiu referitor la influena diferitelor lucrri ale solului i a compactrii produse de acestea asupra produciei de sfecl pentru zahr, efectuat timp de 6 ani, pun n eviden c reducerea produciei se datoreaz efectului rezidual al compactrii asupra balanei azotului (A. Mohammad, 1987).

Cercetri efectuate n Romnia (C. Nicolae, l980; Maria Colibai, 1982; H. Simota, 1983) au estimat influena compactrii asupra produciei, att ca efect direct ct i ca efect remanent. Efectul direct s-a evideniat prin scderi de producie de 31% la porumb boabe, 55% la floarea - soarelui, 15% la gru, 25% la soia i 34% la iarba de Sudan i porumb siloz.

Multe studii referitoare la compactare au stabilit c exist o legtur strns ntre compactarea solului - dezvoltarea plantelor - producie - mersul general al vremii (fig. 4.3).

Figura 4.3 - Reprezentarea schematic a relaiilor ntre gradul de compactare - producie - mersul vremii (Erikson .a.,1974)

Concluzia este c nivelul de compactare la care se obine producia maxim este influenat foarte mult de mersul general al vremii (Erikson .a.,1974).

O caracteristic important este c n anii secetoi produciile maxime au fost obinute n solurile uor compactate i nu n cele afnate. Acest fapt a fost explicat prin diferenele existente n ceea ce privete cantitatea de ap disponibil n sol; variantele necompactate au avut un coninut foarte redus de umiditate datorit pierderilor mari prin evaporare, n timp ce variantele foarte tasate au reinut mai strns apa n porii de dimensiuni foarte mici. Bilanul cel mai favorabil al apei s-a nregistrat la nivelurile medii de compactare.

4.4.4 Efecte ale compactrii asupra proceselor biologice din solCompactarea are efecte i asupra tuturor proceselor biologice din sol, cum ar fi descompunerea materiei organice, mineralizarea elementelor nutritive, creterea rdcinilor sau bolile acestora, dezvoltarea buruienilor, precum i asupra compoziiei i diversitii florei i faunei etc. n ceea ce privete fauna solului, compactarea are o influen negativ major asupra populaiilor de rme, care se reduc drastic din punct de vedere cantitativ n solurile compactate n comparaie cu cele necompactate (Brussard, L., van Faassen, H.G., 1994). Aceste efecte negative sunt cauzate de reducerea permeabilitii pentru aer i condiiile de anaerobioz create n aceste soluri dar i stresului cauzat de traficul cu maini agricole. Nematozii din sol sunt afectai de asemenea, deoarece doar porii cu dimensiuni >30m sunt importani pentru dezvoltarea acestora, iar compactarea determin reducerea drastic a cestei categorii de pori (Brussard, L., van Faassen, H.G., 1994).

Microorganismele sunt afectate n mare msur de procesele de compactare, mai ales datorit modificrii procentului diferitelor categorii de pori din sol i n consecin, procese precum descompunerea materiei organice, mineralizarea elementelor nutritive sau cantitatea de CO2 degajat sunt influenate negativ. Ca regul general, compactarea determin o reducere a activitii microorganismelor aerobe, mai ales n condiii de umiditate ridicat. Dac se consider c prin afnarea solului are loc o intensificare a proceselor de descompunere a materiei organice i a mineralizrii, atunci compactarea are efecte inverse, de reducere a acestor procese (Neves, F., reheul, D., 2003, citat de Hakansson, I., 2005) i poate fi considerat o cauz principal a scderii aprovizionrii plantelor cu elemente nutritive n solurile compactate.4.4.5 Efecte ale compactrii asupra mediului (ecologice)Aa dup cum s-a prezentat n precedentele subcapitole, compac-tarea afecteaz toate procesele din sol dar are influene negative i asupra mediului nconjurtor.

Unul dintre efectele cele mai evidente ale compactrii este reducerea puternic a conductivitii hidraulice, att n solurile saturate ct i n cele nesaturate, cu efecte negative asupra cantitii de ap infiltrat n urma precipitaiilor sau a topirii zpezilor. Ca urmare a acestui fapt, va crete cantitatea de ap scurs la suprafaa solului, n special pe terenurile n pant, fiind favorizat procesul de eroziune hidric i se va reduce cantitatea de ap acumulat n sol ca rezerv pentru creterea i dezvoltarea plantelor. Acest aspect este foarte important mai ales n zonele secetoase, semiaride, unde precipitaiile cad rar precum i n regiunile cu precipitaii bogate dar cu soluri avnd o rat redus a infiltraiei. Creterea cantitii de ap scurs la suprafa, determin o intensificare a proceselor de eroziune hidric, fenomen prezent n foarte multe regiuni ale lumii, care este nsoit de splarea stratului de sol fertil de la suprafa (Rouseva, S., Lozanova, L., 2000).

Numeroase cercetri au artat c o compactare puternic reduce creterea rdcinilor i absorbia elementelor nutritive de ctre plante (Arvidsson, J., 1997; Alakukku, L., 2000), cu efecte negative asupra nivelului produciilor i eficienei utilizrii ngrmintelor. Efectele nu se limiteaz doar la reducerea produciilor sau creterea necesarului de fertilizani, ci asistm la o acumulare a unor cantiti mari de ngrminte n sol la sfritul sezonului de vegetaie, care vor fi n pericol de a fi levigate (Hakansson, I., 2005). Prin levigare ulterioar, n timpul perioadelor ploioase, aceste elemente chimice ajung n profunzime, pn la nivelul apei freatice i determin poluarea acestora.

Odat cu creterea gradului de compactare, n sol se acumumuleaz mai mult azot amoniacal n detrimentul azotului nitric (A. Voronin, 1982; V. Sheptukhov, 1982) cu efecte nefavorabile asupra produciei.

Alte studii (Voorhees, W.B. i colab., 1976; Faiz, S.M.A. i colab., 1977) au evideniat c gradul de compactare influeneaz formarea, pe rdcinile plantelor leguminoase, a nodozitilor la speciile de Rhizobium. Odat cu creterea gradului de compactare, exprimat prin creterea valorilor densitii aparente, s-a redus foarte mult numrul nodozitilor formate pe rdcinile culturii de soia. n acest fel, s-a evideniat modul n care gradul de compactare influeneaz negativ asupra fixrii azotului atmosferic n sol. 4.5 INFLUENA LUCRRILOR SOLULUI ASUPRA COMPACTRII

Lucrrile solului, ncepnd cu cele de baz, artura, continund cu cele pentru pregtirea patului germinativ, semnatul i ngrijirea culturilor, sunt o component a tehnologiilor de producie, mai exact, reprezint aciuni care urmresc, n primul rnd, crearea n sol a condiiilor pentru dezvoltarea plantelor de cultur precum i afnarea straturilor compactate ale solului. Efectele lucrrilor solului asupra produciei depind de sol, clim, mainile i utilajele folosite precum i de topografia locului. Acolo unde compactarea straturilor superficiale este o problem, lucrrile solului vor avea n mod cert efecte ameliorative.

Lucrrile solului produc modificri n ceea ce privete gradul de agregare al solului, cu efecte asupra proprietilor fizice aa cum au fost prezentate n diferite lucrri (Van Doren, 1982, G. Jitreanu, 1998, .a.) (fig. 4.4).

Figura 4.4 - Influena sistemului de lucrare aplicat la porumb asupra stabilitii hidrice a structurii solului (G. Jitreanu, 1998)

Solurile agricole sunt n general subiectul a dou tipuri de trafic: unul care produce compactare (traficul cu roi) i altul care efectueaz afnarea, respectiv traficul datorat lucrrilor solului. Dei tendina este de a considera aceste dou tipuri de trafic ca separate, efectele lor asupra proprietilor solului nu sunt practic n ntregime independente, deoarece reacia solului la fiecare din ele este n funcie de efectele lucrrilor anterioare i a rezultantei factorilor naturali care au acionat n acest interval.

Reacia solului la compactare depinde de caracteristicile traficului, proprietile solului, umiditatea solului n momentul executrii traficului i este exprimat n general cu ajutorul densitii aparente (Da), porozitii totale (Pt) i rezistenei la penetrare (Rp), n funcie de presiunea aplicat solului i de umiditatea acestuia (U%).

Umiditatea, anterioar i dup compactarea solului, trebuie s fie cunoscut, pentru a permite interpretarea datelor referitoare la rezistena la penetrare i densitatea aparent.

Lucrrile solului, care afecteaz proprietile sale fizice, depind de tipul uneltei, adncimea de lucru, condiiile iniiale i umiditatea solului n momentul efecturii lor (Trisdall i Adom, 1986).

Foarte muli autori au studiat influena traficului cu roi asupra compactrii solului, stabilind o degradare a strii sale fizice datorit acestuia. Modificarea densitii aparente (fig. 4.5) a fost maxim la adncimea de 15-20 cm i a oscilat ntre 0,10 - 0,50 g/cm3.Magnitudinea schimbrii densitii aparente depinde de textura solului, coninutul acestuia n umiditate, presiunea de contact (pentru vehicule cu mai puin de 10 tone pe ax), greutatea pe ax (pentru vehicule cu peste 10 tone pe ax) i de numrul de treceri a mijloacelor mecanice.

Figura 4.5 - Influena traficului cu roi asupra densitii aparente

(Raghavan .a., 1986)

Zona de maxim compactare, pentru vehicule uoare, este n partea superioar a profilului de sol (0-30 cm), n timp ce vehiculele grele au tendina de a compacta stratul subarabil (30 - 80 cm); aceasta reprezint o problem mult mai serioas ntruct lucrrile de afnare, ca subsolajul, implic cheltuieli mult mai mari fa de lucrarea de baz, normal, a solului. Studiile referitoare la traficul mijloacelor mecanice au artat c n multe din sistemele convenionale de lucrare a solului, 90% sau chiar mai mult din suprafaa terenului este clcat cel puin o dat pe an de roi (Erikson .a.,1974 la cereale; Vorhees, 1987 la porumb).

La un coninut de umiditate ridicat, patinarea roilor contribuie la compactare n aceeai msur ca i masa mijloacelor mecanice. Studii de laborator (McKyes, 1987) au artat c peste 50% din tasarea stratului superior al solului poate fi atribuit patinrii roilor.

Efectul de compactare este maxim la un coeficient de patinare ntre 15 i 25%, cu o medie obinuit de 20%; la patinarea maxim, structura stratului superior este distrus prin zdrobirea i sfrmarea agregatelor.

Primele ncercri de a stabili un model matematic al variaiei densitii aparente i porozitii solului, n funcie de apsarea exercitat pe sol i coninutul acestuia n umiditate, s-au bazat pe teste de compactare a solului executate n laborator.

Ecuaia lui Soehne (1958), care exprima modificarea porozitii unui sol dup aplicarea unei presiuni statice la o umiditate cunoscut a fost modificat pentru condiii de cmp de Amir .a. (1976). Acesta a exprimat porozitatea n funcie de umiditatea solului, presiunea aplicat i presiunea rezidual, prin aceasta din urm nelegndu-se presiunea necesar pentru a aduce porozitatea unui sol absolut necompactat (virgin) la nivelul celei normale din cmp.(Po = B + S

EMBED Equation.3 ,

unde :

(Po - variaia porozitii

B i C - caracteristicile de compactare ale solului

S - constant care descrie influena tipului de sol asupra reducerii umiditii ca rezultat al drenajului

P1 - presiunea rezidual (daN/cm2)

P2 - presiunea aplicat pe sol (daN/cm2)

Aceast ecuaie, care combin compactarea cu o ecuaie de drenaj, ncearc s determine perioada optim pentru executarea traficului pe sol n vederea reducerii riscului compactrii. S-a scos n eviden c perioada de timp necesar pentru ca producia obinut s revin la normal nu este n corelaie direct cu cea necesar pentru mbuntirea strii fizice a solului. I. Hakansson (1982) a determinat creteri de producie n timp, dei densitatea aparent a avut valori ridicate i a atribuit acest fapt reelei de crpturi i canale formate prin activitatea rmelor care mbuntesc infiltraia i dezvoltarea rdcinilor.

Fr ndoial c modelarea matematic, ecuaiile empirice i mecanica clasic au ajutat la nelegerea fenomenului de compactare a solului i reducerea riscului compactrii excesive n condiiile executrii tuturor lucrrilor la timp i cu maini agricole potrivite.4.5 MSURI DE PREVENIRE I COMBATERE A COMPACTRII SOLULUIMuli cercettori, (Gupta i Almaras, 1987, A. Canarache, 1994) consider c este posibil prevenirea compactrii excesive i meninerea strii fizice a solului la un nivel mediu, acceptabil, prin influentarea valorilor proprietilor fizice ntre anumite limite, n funcie de obiective, care pot fi compactarea sau afnarea. Trebuie avut n vedere c nu este ntotdeauna factorul limitativ principal este compactarea; de exemplu, n regiunile secetoase sunt mai importante pierderile de ap prin evaporare datorate lucrrilor solului.

Pentru o ferm sau ntreprindere agricol, prioritar este determinarea strii iniiale de compactare a solului, de care va depinde reacia acestuia la traficul cu mijloace mecanice.

De asemenea, trebuie prevzute efectele unei anumite tehnologii asupra condiiilor din sol n timpul sezonului de vegetaie, precum i efectele economice.

Pentru aceasta se recomand parcurgerea urmtoarelor etape:

I. Determinarea strii iniiale de compactare a solului nainte de executarea lucrrilor.

a. Alegerea parametrilor de caracterizare a strii fizice a solului.

b. Stabilirea schemei de prelevare a probelor:

- alegerea scrii de mrime convenabil;

- estimarea variabilitii rezultatelor;

II. Estimarea condiiilor din sol n timpul perioadei de vegetaie.

a. Estimarea schimbrii condiiilor din sol datorit compactrii:

- fora de apsare pe sol;

- numrul de treceri;

- patinarea roilor;

- umiditatea solului n momentul efecturii traficului.

b. Estimarea schimbrii condiiilor din sol datorit lucrrilor solului:

- tipul de main agricol sau unealt folosit;

- adncimea de lucru.

III. Estimarea nivelului produciei sau efectelor economice:

a. cunotinele anterioare despre optimul tehnic i economic;

b. analiza condiiilor meteo probabile;

c. relaia mersul vremii - producie;

d. estimarea preului de vnzare ;

e. estimarea costurilor:

- costuri fixe

- costuri variabile (uscare, transport etc.)

Avnd n vedere aceste estimri, pot fi luate n considerare diferite alternative;

- dac n urma lucrrilor obinuite rezult o compactare excesiv, se recomand: drenajul sau executarea traficului numai n momentul n care solul s-a uscat; reducerea masei agregatelor; reducerea numrului de treceri; ncorporarea de materie organic; introducerea asolamentelor raioale.

- afnarea solurilor compactate se poate face prin lucrri adnci, de subsolaj, ncorporare de materie organic sau lsarea terenului respectiv nelucrat pentru o perioad.4.6 AMELIORAREA I CONSERVAREA SOLURILOR AFECTATE DE COMPACTARE

Pe solurile compactate, indiferent de originea acestui proces, se pune problema ameliorrii i conservrii lor pentru ca acest fenomen s nu se mai repete. Aceasta se poate realiza pe cale mecanic, prin lucrri executate la adncimea stratului compactat:

- lucrri de subsolaj (scormonire), la 35-40 cm adncime, pe solurile cu compactare de mic adncime;

- lucrri de scarificare (afnare adnc), la adncimea de 60-70 cm, pe solurile cu compactare de adncime.

i la noi, s-a generalizat pentru combaterea compactrii de adncime executarea lucrrilor de scarificare (afnare adnc) la adncimea de 60-70 cm. Cercetrile efectuate n Romnia au artat c aceast lucrare, trebuie repetat la intervale de 5-6 ani sau mai mult (I. Coliba .a., 1981). Ea aduce sporuri de producie de ordinul a 10-15% (C. Nicolae, 1969; I. Boeriu .a., 1969; Gh. Stng .a., 1975) i mbuntete unele nsuiri ale solului (A. Canarache, l989), ndeosebi regimul aero-hidric, care favorizeaz la rndul lui dezvoltarea n adncime a sistemului radicular. Totui, n zonele i n anii cu pluviozitate excedentar, scarificarea poate conduce temporar la intensificarea excesului de umiditate stagnat (Gh. Brbulescu i C. Nicolae, 1978; A. Canarache .a., 1985).

Lucrrile de afnare pe cale mecanic a solurilor compactate nu reprezint un remediu de durat, deoarece solurile astfel afnate se recompacteaz uor, ceea ce face necesar revenirea periodic cu astfel de lucrri i prezint pericolul ca, n timp, intensitatea recompactrii i destructurrii s creasc. Lucrrile mecanice de afnare i reafnare a solurilor compactate trebuie de aceea nsoite de lucrri de prevenire, menionate anterior, urmrindu-se astfel, n timp, crearea unor condiii care s elimine sau s reduc pericolul recompactrii.

Amploarea proceselor de compactare n Romnia este prezentat n tabelul 4.1.4.7 IMPLEMENTAREA MSURILOR DE COMBATERE A COMPACTRII SOLULUI

Pentru a se putea trece la aplicarea msurilor de prevenire a compactrii, trebuie stabilite cteva elemente.

n primul rnd, trebuie s se stabileasc dac exist sau nu o cauz general, principal, care determin o stare fizic necorespunztoare de compactare. De exemplu, multe terenuri sufer din cauza unui drenaj nesatisfctor, infestare cu boli i duntori sau din cauza unor probleme de toxicitate, nct compactarea devine o problem secundar.

Tabelul 4.1

Suprafee cu terenuri arabile compactate n Romnia

(% din suprafaa arabil) (ICPA - 1990)

CompactareCompactare de mic adncime (40-45 cm), n general naturalTotal

(%)

Absent201434

Prezent521466

din care:

- slab i moderat30838

- puternic17522

- foarte puternic516

TOTAL7228100

Compactarea poate reprezenta o problem numai la o anumit adncime, cum ar fi cazul hardpanului, poate fi limitat numai la stratul superficial sau exist i n orizonturile subarabile. n toate cazurile, condiiile generale trebuie s fie determinate prin prelevarea i analizarea probelor de sol.

n al doilea rnd, trebuie stabilite proprietile fizice i indicii semnificativi pentru caracterizarea strii de compactare. Densitatea aparent i rezistena la penetrare sunt, n general, acceptate ca buni indicatori ai strii fizice a solului. Trebuie, de asemenea, cunoscute umiditatea solului, coninutul n materie organic, masa utilajelor i fora lor de apsare pe unitatea de suprafa.

n al treilea rnd, trebuie stabilit modul de recoltare a probelor i de interpretare a datelor. Acestea se recolteaz cu personal i echipament specializat.

Evoluia densitii aparente se studiaz nti pe solurile tipice dintr-o regiune, ntr-un numr suficient de repetiii, dup care se trece la determinarea influenei diferitelor lucrri sau combinaii de lucrri asupra strii fizice a solului.

4.8 ?? EFECTE ECONOMICE ALE APLICRII MSURILOR DE PREVENIRE I COMBATERE A COMPACTRII SOLULUI

Pentru o ferm sau ntreprindere agricol, msurile ntreprinse n legtur cu calitatea solului sunt foarte importante din punct de vedere economic. n acest caz, orice aciune de conservare a solului, incluznd msuri pentru meninerea i mbuntirea procentului de substan organic, a fertilitii i structurii solului, depind de capacitatea proprietarului de a-i asuma anumite riscuri financiare pe termen scurt n vederea obinerii unei stabiliti a produciilor pe termen lung. O parte din acest risc poate fi acoperit i prin sumele alocate n cadrul programelor naionale care acioneaz n aceast directie.

Interdependena ntre producie, preul pieii, compactarea produs de mijloacele mecanice i costuri a fost investigat de mai muli economiti (Gunjal .a., 1987), studii care s-au bazat pe date din cmpurile experimentale.

Pierderile de producie, care reprezint diferena ntre producia parcelelor compactate i a celor necompactate, au fost translate la nivelul fermelor prin calcularea procentului de teren compactat n funcie de mrimea i clasa de putere a tractoarelor utilizate. Costurile totale pe hectar, n funcie de mrimea tractorului i numrul de treceri sunt prezentate, pentru porumb, n figura 4.6.

Figura 4.6 - Creterea costurilor la porumb n funcie de numrul de treceri utiliznd tractoare de diferite puteri (Gunjal, 1986)

Procentul de teren compactat se calculeaz ca un raport ntre suprafaa clcat de roile motrice i cea acoperit la o singur trecere cu echipament standard. Se fac apoi analize economice, incluznd nivelul produciilor i al pierderilor de producie datorate compactrii pentru diferite condiii climatice i tipuri de maini

Concluzia care rezult este c mrimea optim a tractorului (Kw) depinde de cultur i condiiile climatice i c tractoarele mici nu sunt recomandate, deoarece suprafaa clcat de acestea este mai mare n comparaie cu cea clcat de tractoarele de putere mijlocie i mare. Prin reducerea numrului de treceri costurile au sczut ntotdeauna (fig. 4.7).

Figura 4.7 - Costurile totale pe hectar n funcie de mrimea tractorului (Kw) i numrul de treceri (Gunjal, 1986)La cuantificarea acestor pierderi nu au fost luate n considerare i efectele reziduale ale compactrii.

O alt alternativ pentru reducerea degradrii strii fizice a solului o constituie "controlul traficului", care presupune ca un procent redus din suprafaa terenului s fie utilizat numai pentru deplasarea mijloacelor mecanice, cu avantajul c patinarea este mai redus, n timp ce restul suprafeei nu este niciodat clcat.

Pentru aceasta s-au experimentat aa-numitele "asiuri autodeplasabile" (fig. 4.8) la care se pot ataa i unele unelte clasice de lucru.

Figura 4.8 - Model de asiu autodeplasabil utilizat de Departamentul Agriculturii SUA pentru controlul traficului

Considernd c traficul convenional duce n mod obinuit la o reducere a produciei de 15%, n sistemul "trafic controlat", unde suprafaa compactat reprezint numai 10% din cea clcat n mod obinuit, pierderile de producie vor fi i ele de numai 10%, chiar dac nu va crete nimic pe spaiile pe care se deplaseaz roile. Apreciind ns o reducerea de 50% a produciei pe spaiile pe care ruleaz roile i de 0% pe restul suprafeei, se va obine un spor de producie de aproximativ 5%.

Figura 4.2 - Distribu]ia densit\]ii r\d\cinilor `ntr-un sol argilos dup\ trecerea agregatelor cu ro]i avnd presiunea de 62 kPa (Raghavan, 1989)

11

_969806763.unknown

_974289703.unknown

_969806704.unknown