medii de nutritie a plantelor

Upload: vlad

Post on 14-Oct-2015

153 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

Medii de nutritie, agricultura

TRANSCRIPT

Slide 1

MEDII DE NUTRIIE A PLANTELORNutriia plantelor este un proces fiziologic complex care presupune preluarea de ctre plante, transportul i metabolizarea substanelor nutritive minerale i a unor compui organici, necesare creterii i dezvoltrii.Nutriia plantelorVarietatea mediilor de nutriiePoriunea de mediu, ca matrice activ, din care plantele i preiau apa i elementele nutritive reprezint mediul de nutriie a plantelor.n procesul de nutriie se stabilete o interdependen ntre plante i mediul de nutriie

Sistemul Mediu de nutriieSistemul Plantn relaia [mediu de nutriie plant] sunt implicate dou sisteme cu nsuiri structurale i funcionale specifice ntre care se dezvolt o serie de relaii specifice.n aceast unitate dialectic, mediul de nutriie are rol activ n asigurarea elementelor nutritive iar plantele se adapteaz la condiiile de mediu i de nutriie, transformnd parial acest mediu. Astfel prin aciunea pe care o au plantele asupra mediului de nutriie au loc fenomene i transformri de tipul:scderea concentraiei elementelor nutritive din mediul de nutriie prin consumul acestora de ctre plante;introducerea de substane noi n mediul de nutriie prin exudate, secreii, lizate, mucilagii de natur organic i mineral precum i prin resturile vegetale;solubilizarea unor compui greu solubili;generarea unui gradient electrochimic;modificri de pH etc.

Sistemul Mediu de nutriieSistemul PlantTIPURI DE MEDII DE NUTRIIEPlantele pot crete n medii surprinztor de diferite.

Lichenii grup de organisme rezultate din asocierea dintre o ciuperc i o alg albastr sau verde triesc n cele mai dificile condiii de pe Terra.Mediul de via i implicit de nutrii este foarte variat

Planetele superioare care cresc pe uscat au rdcinile n sol, cu rol de fixare i aprovizionare cu ap i elemente nutritive, iar partea suprateran crete n mediul atmosferic, corpul plantelor realiznd n ntregime schimb de substan i energie cu mediuln acest caz solul reprezint mediul de nutriie a plantelor.Circa 70% din biomasa mrilor i oceanelor este alctuit din alge care, n urma fotosintezei, realizeaz producia de biomas ce st la baza nutriiei celorlalte organisme acvatice i asigur cea mai mare parte a oxige-nului din ap

n estuare, de-a lungul coastelor, precum i n alte medii acvatice alterneaz plante submerse cu altele care cresc deasupra nivelului apei. Plantele care triesc n apa mrilor i oceanelor cresc de fapt ntr-un mediu lichid cu o concentraie de sruri de cca. 3,5%, salinitatea variind funcie de zonele de climat

Plantele superioare terestre, care constituie obiectul principal al produciei agricole vegetale i al acestui curs, au ca mediu de baz pentru cretere i dezvoltare solul, acesta avnd att rol de susinere ct i de mediu de nutriie, respectiv de aprovizionare cu ap i elemente nutritive

n unele cazuri plantele sunt cultivate pe substraturi solide cu un coninut variabil de elemente nutritive sau inerte, pe care se adaug ap i nutrieni

De asemenea pot fi cultivate pe medii lichide sub form de soluii nutritive care reprezint mediul de nutriie a plantelor.

Se poate aprecia, prin urmare, c exist medii variate de via i implicit de nutriie pentru plante.Omul dezvolt tehnologii de cultur att n sistem clasic, prin cultivare pe sol, ct i pe medii speciale, unele ca substrat solid cu rol de sus-inere a plantelor pe care se administreaz, prin tehnologia de cultur, apa i elemente nutritive iar altele ca medii lichide (soluii nutritive, suspensii)

solul ca mediu de nutriie pentru plante i utilizarea ngrmintelorSolul, ca suport i mediu de nutriie pentru plante, este un sistem eterogen alctuit din trei faze: solid, lichid i gazoas i are ca nsuire de baz pentru agricultur fertilitateaCunoscnd proprietile fizico-chimice ale solului, cerinele de nutriie a plantelor de cultur, omul poate stabili sortimentul de amendamente i ngrminte, dozele i momentul de aplicare a acestora n vederea asigurrii unui mediu optim de nutriie pentru plante, obinerii de recolte de calitate superioar i stabile i n condiiile pstrrii echilibrelor de mediu

SOLUL STRUCTUR I FUNCIISolul este un corp natural, cu o serie de nsuiri fizice, chimice i biologice n continu schimbare, care constituie un suport pentru plant, o surs de elemente nutritive i un mediu intermediar prin care se aplic ngrmintele i amendamenteleCa produs natural, solul evolueaz n timp sub aciunea factorilor de mediu dar i a activitii omului (plantele cultivate, irigarea culturilor, utilizarea amendamentelor i ngrmintelor minerale i organice, efectuarea lucrrilor de pregtire a terenului .a.)Pe profilul de sol, n evoluia lui n timp, s-au difereniat o succesiune de orizonturi suprapuse pn la roca mam, care oglindesc toate caracterele solului.Solul are nsuirea de a reine o serie de elemente nutritive uor accesibile plantelor i de a le elibera pe parcurs, prin schimb sau procese de mineralizare.

Schematic solul este format din trei faze: o faz solid (mineral i organic), o faz lichid (soluia solului) i una gazoas (aerul din sol)

FAZA SOLID A SOLULUIFaza solid constituie suportul fizic pentru dezvoltarea sistemului radicular i principala surs de elemente nutritive pentru plante, ea reprezentnd cca. 50% din total i cuprinde o component mineral i una organicComponenta mineral a soluluiReprezint cea mai mare parte (45%) din faza solid a solului. Originea acesteia o constituie materialul parental din care a luat natere solul i cuprinde minerale primare, secundare (argile, oxizi, hidroxizi) i diferite sruri rezultate n urma transformrilor fizico-chimice i biochimice pe care le-a suferit partea superioar a litosfereiFraciunea mineral a solului se poate clasifica dup provenien i compoziia chimic

Dup provenien, se difereniaz : minerale primare rezultate prin dezagregarea rocilor eruptive i metamorfice, compoziia lor chimic rmnnd relativ neschimbat dup dezagregareminerale secundare rezultate din roci sedimentare sau din alterarea mineralelor primareDup compoziia chimic se difereniaz: silicai si aluminosilicai.Silicaii se ntlnsc n toate solurile n special sub form de particule de mrimea nisipului sau prafului, constituind ntre 50-90% din totalul componentelor acestuiaAluminosilicaii sunt particule de origine primar sau secundar ce conin i Al pe lng Si i O

HemimorfitBeril

Mineralele secundare sunt de mare importan pentru nutriia plantelor i utilizarea ngrmintelor, deoarece ele stau la baza nsuirilor fizico-chimice ale solului, participnd la schimbul de ioni nutritivi, la reacii de reinere i fixare a acestora, cu rol esenial n fertilitatea soluluiSilicaii sunt alctuii din elemente structurale de forme regulate denumite tetraedre n constituia crora intr atomi de Si i O sau atomi de Si, O i H, care sunt unii prin legturi tari covalente

Structura atomic de baz a silicailor

Aluminosilicaii sunt alctuii din tetraedre de siliciu i octaedre de aluminiu. Funcie de combinaiile diverse dintre foiele de tetraedre de Si i octaedre de Al se deosebesc trei grupe de minerale:

grupa montmorillonitului

grupa caolinitului

grupa micelor hidratateLa mineralele din grupa caolinitului reeaua, de tipul 1:1, este format din pachete de cte dou foie, una de tetraedre de Si i una de octaedre de Al, unite ntre ele prin atomi comuni de oxigen

Reeaua cristalin a caolinituluiLa mineralele de tipul montmorillonitului reeaua, de tipul 2:1, este format din suprapuneri de pachete alctuite, fiecare din trei foie, doua de tetraedre de Si i una intercalat din octaedre de Al. Distana dintre doua pachete (9,6-21,4) este mai mare comparativ cu caolinitul, ceea ce permite ptrunderea unui numar mare de molecule de ap ncrcat cu diveri ioni, n spaiile interlamelare

Reeaua cristalin a montmorilonitului

HalloysitMontmorillonitul este un aluminosilicat cu reea expandabil, structura de constituie permind mbibarea cu ap ceea ce nseamn c n stare umed spaiul dintre foie crete pn la 21,4 i scade la 9,6 n stare uscat

Argilele din grupa montmorilonitului sunt formate din fragmente cu dimendiuni coloidale (peste 50% din total au diametrul cuprins ntre 0,001-0,25) i precoloidale, au suprafaa specific foarte mare, se mbib uor cu ap devenind vscoase

Reeaua micelor hidratate este asemntoare celei a montmo-rilonitului, de tipul 2:1, diferena fiind dat de diversele specii de cationi care asigur legtura dintre pachete (la illit ionii de K sunt cei care asigur legtura)

Illit

Structura illitului/micelorIllit

Partea cea mai activ din substratul mineral este componenta coloidal (< 0,002 mm, argilele i hidroxizii), ca urmare a celor dou proprieti pe care le are: sarcina electric i suprafaa mare n raport cu volumul

Nisip 0,05-2 mmPraf 0,002- 0,05 mmArgila 0,002 mmCOMPONENTA ORGANIC A SOLULUIMateria organic a solului s-a format n timp, ca rezultat al acumulrii din resturi vegetale i animale aflate n diferite grade de descompunere sau dispersie coloidal, sub aciunea complex a activitii microorganismelor (ciuperci, bacterii, actinomicete)

materie organic vie (edafon)materie organic moart (humus)ChimicMATERIA ORGANICAFunctionalMorfogeneticsubstane humice, substane nehumice, acizi fulvici, hematomelanici i humici i respectiv huminehumus stabil, humus nutritivhums brut, moder, mull, forme terestre, forme semiterestre i forme acvaticeSubstane organice nehumificate sunt formate din glucide (cca. 60% din total) cu molecul simpl (monoglucide) sau complex (poliglucide celuloz, hemiceluloz, amidon .a.), lignine (10-30%), proteine (1-10%), grsimi, rini, taninuri (1-8% dintotal).

n solurile cu folosin agricole n cadrul diverselor sisteme de agricultur, se acumuleaz anual 2-10 t/ha resturi organice (rdcini, frunze, tulpini, pri de recolt provenit din pierderi la recoltare .a.)

2-10 t/ha resturi organice

HUMIFICAREHumusul format n urma procesului de humificare este rezistent la aciunea microorganismelor, azotul din constituia lui fiind protejat mpotriva solubilizrii i pierderii din sol

Reprezentarea schematic a procesului de humificareAcizi huminiciHUMUSAcizi fulviciHuminefraciunea ce imprim solului culoarea brun. Compoziia elementar a acizilor humici variaz funcie de tipul de sol n urmtoarele limite valorice: C 52 62%, O 31 33%, H 2,8 6,6%, N 3,3 5,1%Ei se afl ntr-un grad avansat de polimerizare, au masa molecular foarte mare (1000 100000)sunt formai din polimeri cu masa molecular mai mic fa de acizii huminici (200 9000), fiind solubili n ap i acizi minerali. Au culoare galben, cu nuane mai deschise ori mai nchise n raport cu tipul de sol.Valorile medii ale compoziiei elementare variaz, acizii fulvici avnd mai mult H i mai puin C organic fa de acizii huminici: C 45 48%, O 43 48,5%, H 5 6%, N 1,5 3%Humina este o fraciune sta-bil a humusului fiind alctuit din resturi de lignin nehumi-ficat, polizaharide, glucide simple componente ce rezult din din descompunerea celu-lozei dar i din insolubilizarea treptat a acizilor humici din sol de-a lungul timpului. Este componenta humusului i fraciunea solului cu vrsta cea mai mare i conine 20-30% din azotul total din sol cu mare stabilitate la aciunea microorganismelorn condiii naturale materia organic din sol constituie principala surs de azot pentru plante.Dup formare, substanele humice pot intra n reacie cu particulele coloidale de natur mineral, dnd natere la compui argilo-humici sau organo-minerali, ceea ce formeaz complexul adsorbtiv al solului, cu rol n reinerea i schimibul elementelor nutritive n formelor asimilabile

Praf 0,002- 0,05 mmArgila 0,002 mmHUMUSComplexul adsorbtivCOLOIZII SOLULUIAceste formaiuni au cel mai nalt grad de dispersie i un rol important i activ n nutriia plantelor cu elemente nutritiveColoizi de natura organicaColoizi de natura mineralaColoizi de natura organo-mineralaColoizii de natur organic sunt reprezentai prin: acizi humici, huminici, proteine i ali compui organici i pot avea urmtoarele grupri reactivegruparea carboxilic: COOH 50% din retinerigruparea fenolic: C6H5OH 40% din retinerigrupare aminic: NH2 10% din retineri Coloizi de natura organicaHumusul are o serie de caracteristici de importan mare pentru regimul ionilor nutritivi: este rezistent la aciunea microorganismelor, are o suprafa mare n raport cu volumul, sarcin electronegativ datorat gruprilor carboxilice i fenolice, capacitatea de schimb cationic dependent de pH

Proprieti ale humusului cu importan pentru regimul ionicColoizii de natur mineral Coloizi de natur argiloas cu structur cristalin i rezult din alterarea silicailor i aluminosilicailor n mediu bazic cu formarea de minerale argiloase 2KAlSi3O8 + 2H2O + CO2 Al2O3 2SiO2 2H2O + K2CO3 + 4SiO2 feldspat argiln urma procesului de alterare, se formeaz minerale argiloase care pot reine cationi prin intermediul sarcinilor rmase liberePrincipalii coloizi minerali de natur argiloas sunt: caolinitul, montmorillonitul i illitul, formai din reele bi- sau tristratificateColoizi de natur neargiloas-cu structur cristalin reprezentai de oxizi, hidroxizi i oxihi-droxizii de Fe i Al n form cristalin;- cu structur amorf reprezentai de Fe(OH)3 i Al(OH)3, care au un caracter amfoter, n mediu acid se comport ca baze (3.4.), iar n mediu bazic se comport ca acizi

Coloizi de natur organomineral; micela coloidalColoizii de natur organo-mineral sunt componente complexe argilo-humice, alctuite din minerale argiloase sau neargiloase, cristaline sau amorfe, care mpreun cu substane humice formeaz un nucleu, nconjurat de un strat de ioni ce provin din molecule parial disociate, sau un strat de ioni ai reelei cristaline cu sarcini electrice de un anumit semn, formnd un strat interior determinant de potenial, frecvent cu sarcini negative (strat anionic)

Praf 0,002- 0,05 mmArgila 0,002 mmHUMUSColoizi organo-minerali

n jurul nucleului astfel ionizat se afl un cmp de ioni cu semn contrar (cationi) care sunt atrai de stratul anionic i sunt dispui pe dou straturi funcie de tria de legtur. Primul strat de lng nucleul ionizat este alctuit din cationi puternic legai, imobili (denumit stratul Stern, 1910) iar stratul exterior este format din ioni (cationi) mobili (denumit stratul Guy-Capman, 1923), capabili de schimb cu ali ioni din soluia solului dup legi specifice. Acest complex astfel ionizat poart numele de micela coloidalntre stratul de cationi mobili (stratul Guy-Capman) i soluia liber a solului exist un echilibru dinamic al densitii cationilor, ntre cele dou medii avnd loc un permanent schimb de ioni, dup legi specifice schimbului ionicFaza lichid a soluluiFaza lichid a solului este o component natural a acestuia, format din apa din sol ncrcat cu ioni, gaze (O2, CO2, N2) sau substane aflate n dispersie molecular sau coloidal

ioni, gaze (O2, CO2, N2), substane aflate n dispersie molecular sau coloidalPrin dezagregarea i alterarea chimic a mineralelor primare i secundare, din descompunerea materiei organice precum i din ngrmintele pe care administrm,

n soluia solului apare un numr mare de ioni ceea ce face sa fie partea cea mai activa in nutritia plantelor

Sub raport chimic soluia solului este reprezentata de partea extractibil i cea neextractibil a apei din sol si alctuit din : substane minerale, componenta organic i componenta gazoasSubstanele minerale sunt reprezentate de toate elementele care se gsesc n cenua plantelor, cantitatea acestora depinznd de particularitile solului, condiiile climatice i natura covorului vegetalAstfel putem meniona cationi precum: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, NH+4, uneori Al3+, Fe3+ i anioni: NO3-, H2PO4-, SO42-.a., valorile de coninut a unora dintre acetia n soluia solului fiind redate n tabelul

Componenta organic este reprezentat de prile solubile ale acizilor humici, produse de metabolism ale microorganismelor, secreii radiculare, substane organice rezultate din procesul de humificare.Componenta gazoas este reprezentat mai ales de oxigenul i bioxidul de carbon rezultate din descompunerea materiei organice, precum i din procesul de respiraie al componentelor vii din solSoluia solului mbrac permanent particulele solide i prin aciune reciproc se mbogete permanent cu ioni minerali, acizi, baze, substane organice uor solubile aflate n stare de dispersie, molecular sau coloidalConcentraia normal a soluiei solului are n medie valori cuprinse ntre 0,05-0,2%, ceea ce determin o valoare de 3 atm a presiuni osmotice fa de 15 atmPentru viaa i dezvoltarea normal a plantelor soluia solului trebuie s fie echilibrat n privina coninutului de ioni nutritivi, n concordan cu necesitile fiziologice ale plantelorPrin administrarea amendamentelor i ngrmintelor, concentraia soluiei solului se modific, fie n direcia echilibrrii fie a dezechilibrrii acesteia fa de valoarea mediePe solurile cu complex coloidal mai slab reprezentat (solurile nisipoase, soluri tinere .a.) pe care se ajunge repede la dezechilibre sau toxicitate prin aplicarea unor doze mari de ngrminte ca urmare a unui complex coloidal slab reprezentat, se recomand fracionarea i aplicarea n doze mai mici a fertilizanilor, n asociere cu alte msuri tehnologice i culturale pentru prevenirea unor astfel de fenomene cu efecte nefavorabile asupra recoltelorFaza gazoas a soluluiFaza gazoas a solului este alctuit din aerul care exist n mod permanent n spaiile libere ale solului. Este diferit n ce privete compoziia fa aerul atmosferic, coninnd azot molecular (N2), oxigen molecular (O2), bioxidul de carbon (CO2), amoniac (NH3). n solurile neaerate este prezent i hidrogen sulfurat (H2S), mercaptani, hidrocarburi, hidrogen molecular (provenite din diferite descompuneri anaerobe).Cantitatea de gaze din sol variaz n raport cu textura (5-15% n solurile argiloase, 10-25% n solurile lutoase i 30-40% n solurile nisipoase), agrotehnica folosit, vegetaie, .a.. Optimul capacitii pentru aer al solului este n medie de 10% pentru solurile argiloase, 12-14% pentru cele lutoase i 15-18% pentru cele nisipoaseComponenta biologic a soluluiUnul dintre cei mai puternici factori care influeneaz procesul de pedogenez, evoluia i fertilitatea solurilor este reprezentat de organismele viiDup Vernadski, la suprafaa Pmntului nu sunt fore cu o aciune mai constant, permanent i mai puternic prin consecinele finale precum organismele vii, luate n ansambluSolurile nu se pot forma n lipsa factorului biotic i anume vegetaia. Totui acest factor nu poate fi considerat ca variabil independent deoarece este determinat de clim, sol i condiiile locale

Vegetaia influeneaz formarea solului prin furnizarea de materie organic, n acest fel contribuind la acumularea humusului n sol i influennd acest proces sub aspect cantitativ i calitativFoarte important este i proveniena resturilor vegetale respectiv calitatea acestora, deoarece n cazul pdurile de foioase, spre exemplu, sunt antrenate n circuit de dou-trei ori mai multe elemente nutritive (Ca, Mg, N, P .a.) comparativ cu pdurile de conifere, viteza de descompunere fiind i ea diferitSpre deosebire de speciile lemnoase, resturile vegetaiei ierboase se caracterizeaz printr-o structur fin, coninut mare de sruri, coninut ridicat n azot i cationi bazici, rezisten mecanic mai mic ceea ce duce la formarea de humus saturat n calciu de tip mull

Fauna care populeaz diferite orizonturi ale solului sau triete pe suprafaa lui, a fost grupat n funcie de mrime n: microfauna (organisme cu dimensiuni 80 mm)

Un rol foarte important l au rmele care prin activitatea lor duc la acumularea n sol a diferiilor compui specifici i la afnarea solului, aspect foarte important n special pe terenurile pe care se practic sistemul de lucrri no-till sau minim-till. Se consider c anual trec prin tubul digestiv al rmelor o cantitate de sol cuprins ntre 50 i 600 t/ha

Categoria fauneiContribuia faunei n:Ciclul nutrienilor

Constituia soluluiMicroflora (Bacteriile i ciupercile)Catabolizeaz materia organic. Mineralizeaz i imobilizeaz nutrienii.Produce compui organici care consolideaz agregatele solului.Hifele cimenteaz particulele n agregate structurale.MicrofaunaRegleaz populaiile de bacterii i ciuperci. Modific circuitul nutrienilor.Pot afecta agregatele structurale prin aciunea microflorei.MezofaunaRegleaz populaiile de ciuperci i microfauna. Fragmenteaz resturile vegetale.Produce granule reziduale, creeaz biopori i declaneaz procesul de humificare.MacrofaunaFragmenteaz resturile vegetale.Combin particulele minerale cu cele organice. Distribuie microorganismele i materia organic.Contribuie la declanarea proceselor de humificare.Deosebit de important, prin specificitatea lui, este rolul microor-ganismelor n sol. Microorganismele ndeplinesc o serie de funcii impor-tante n transformarea substanelor i energiei n procesul de solificare, de nmagazinare a energiei poteniale n sol i exprimat prin nivelul de fer-tilitateDe aciunea microorganismelor sunt strns legate natura i desfu-rarea proceselor biochimice, oxido-reductoare i de aeraie a solului, con-diiile de reacie alcalino-acide, condiiile de nutriieBiomasa bacteriilor i a ciupercilor din statul arabil al solului repre-zint pn la 5 t/ha; numrul de bacterii atinge miliarde de celule la 1 g sol iar lungimea hifelor de ciuperci pn la 1000 m la 1 g sol

MECANISMUL SCHIMBULUI IONICn soluia solului moleculele de electrolii disociaz n ioni ncrcai pozitiv (cationi) i ioni ncrcai negativ (anioni), care sunt supui schimbului ionic dup legi caracteristice. Ionizarea este un proces reversibil, ntruct ionii moleculelor neionizate din soluie i cei ionizai se afl n echilibru, conform legii aciunii maselor

unde K este constanta de ionizare, dependent de temperatur

Azotat de amoniuDizolvare(solutie)

DisociereelectroliticaCa++Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organicaCa++Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura mineralaCa++Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organomineralan cazul n care un cation din soluia solului ajunge pe orbita unui cation din complexul coloidal, intrnd n stratul difuz al micelei coloidale, poate fi atras de sarcinile rmase libere de la electronul care le-a prsit pentru o fraciune de timp; cationul poate fi la rndul su nlocuit din nou, schimbul cationic avnd un caracter reversibil. Ca urmare a vitezei mari de micare a electronilor, schimbul are loc aproape instantaneuCa++Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organomineralaK+

ADSORBIA CU SCHIMB DE CATIONIFraciunea coloidal a solului, denumit i complex adsorbtiv, are proprietatea de a reine cationii i de ai ceda prin schimb soluiei solului cu care se afl n contactSchimbul cationic are mare nsemntate pentru nutriia plantelor i aplicarea ngrmintelor, desfurarea lui avnd loc dup anumite legitiLegile i factorii de influen ai schimbului cationicschimbul de cationi are caracter reversibilPotrivit acestei legiti un anumit cation reinut de ctre complexul adsorbitiv al solului poate fi desorbit i nlocuit cu un alt cation din soluia solului

Permanena schimbului dintre cationii adsorbii i cei din soluia solului asigur nutriia continu a plantelor. Dup aplicarea, introducerea n sol i solubilizarea ngrmintelor, o parte din cationi sunt reinui n stare adsorbit, fapt ce previne apariia unor fenomene de toxicitate determinate de creterea concentraiei acelor ioni n soluia solului

Schimbul de cationi se desfoar n cantiti echivalente (schimb stoichiometric). Potrivit acestei proprieti, n locul unui cation divalent deplasat din stratul difuz al particulei coloidale n soluia liber a solului va trece un alt cation divalent ori doi cationi monovaleni (schimb stoichiometric)Ca++Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organomineralaK+K+Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organomineralaK+K+Schimbul de cationi depinde de energia de reinere a cationilor la micela coloidalToate tipurile de cationi pot participa la schimbul ionic dar uurina cu care se realizeaz schimbul depinde de fora cu care ionul este adsorbit. Aceast energie de reinere a cationilor crete cu masa lor atomic i cu valena. Prin urmare un cation trivalent va fi reinut mai puternic de ctre particula coloidal dect unul divalent, iar acesta va fi reinut cu o for mai mare dect unul monovalent

Schimbul de cationi depinde de gradul lor de hidratareCa urmare a mrimii neegale a cationilor, cmpurile electrostatice ale ionilor cu raz mic sunt mai mari comparativ cu ale ionilor cu raz mare, ceea ce face ca ionii cu raz mic s se hidrateze mai puternic prin atragerea mai multor molecule de dipoli de apCu ct un cation este mai puternic hidratat cu att va fi mai slab reinut de ctre complexul adsorbtiv, excepie fcnd ionul de hidrogen H+ care va fi reinut sub form de ion hidroniu H3O+ precum i ionul amoniu NH4+Na+K+Schimbul de cationi depinde de concentraia acestora n soluia solului.

Anumii cationi sunt mai puternic reinui (Al3+, Ca2+) i pot fi schimbai cu ali cationi reinui mai slab (K+, Na+), doar dac acetia din urm se gsesc n cantitate mai mare n soluia soluluiK+Ca++Ca++Na+Mg++H+H+H+H+NH4+NH4+NH4+K+K+Coloizi de natura organomineralaK+K+H+H+NH4+K+K+K+K+Ca++Na+Solutia soluluiComplexul coloidalAdsorbia cu schimb de cationi este supus legii aciunii maselor.

Conform acestei legi, raportul dintre concentraiile a doi cationi diferii adsorbii (a) de ctre complexul coloidal este proporional cu raportul concentraiilor acelorai cationi din soluia solului

Activitatea ionilor i natura coloizilor.

Puterea de nlocuire a cationilor depinde de coeficientul lor de activitate, care este la rndul su este influenat de mediul ionic i natura adsorbanilor sau a coloizilor soluluiReacia solului.

Capacitatea de adsorbie este mai mare la solurile alcaline ca urmare a faptului c are loc o disociere mai intens a ionilor adsorbii n timp ce pe solurile acide capacitatea de adsorbie este mai redus datorit disocierii slabe a ionilor de hidrogen1714Disociere intensa a ionilor adsorbitiDisociere slaba a ionilor de hidrogenCapacitatea de adsorbtieGradul de saturaie. n cazul unui sol saturat n Ca2+, coloizii solului vor reine cu att mai bine K+ rezultat din aplicarea ingrasamintelor cu potasiu, cu ct gradul de saturaie cu calciu a fost mai mareK+Ca++Ca++Ca++Ca++Ca++Ca++Ca++H+NH4+Ca++NH4+Ca++Ca++Coloizi de natura organomineralaK+K+H+H+NH4+K+K+K+K+Ca++Na+K+K+K+Solutia soluluiComplexul coloidalTemperatura.

Creterea temperaturii determin o cretere (accelerare) a vitezei de micare a cationilor n micela coloidal i soluia solului ceea ce duce la mrirea schimbului cationic

Ca o concluzie a celor prezentate anterior privind schimburile cationice, se poate afirma c tria de reinere a diferiilor cationi la particula coloidal scade potrivit iruluiCapacitatea de schimb cationic se noteaz cu T, se exprim n milechivaleni (me/100g sol) i se obine prin determinarea fiecrui cation separat, urmat de nsumarea lor (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, Al3+).

Valoarea T poate oscila ntre 8-45 me/100g solTADSORBIA FR SCHIMB CATIONICPe lng adsorbia cationilor n forme schimbabile, acetia pot fi reinui i n forme neschimbabile, prin fixare n solMineralele argiloase tristratificate de tipul 2:1 (montmorillonit, vermiculit, illit, muscovit) au capacitatea de a-i extinde spaiul dintre pachetele de elemente de la 10 la 19 n condiii de umiditate, fapt ce permite ptrunderea apei i a anumitor ioni nutritivi (cationi) n spaiile lamelare

Adsorbia fr schimb de cationiADSORBIA CU SCHIMB DE ANIONIImportana unor elemente nutritive ce se afl sub form de anioni n nutriia plantelor face ca reinerea i schimbul anionic s fie la fel de importante ca cea a cationilor

NO3

ClSO42-

Procesul de reinere a anionilor se deosebete de cel al cationilor printr-un mecanism mai variat, fiind influenat de anumii factoriReacia solului. Capacitatea de adsorbie a anionilor este influenat de reacia solului, ea crescnd odat cu aciditatea soluluiConcentraia de anioni. Cu ct crete concentraia anionilor n soluia solului cu att crete i adsorbia lorNatura adsorbanilor. Mineralele argiloase tri-stratificate au capacitate de reinere anionic mai mare comparativ cu cele bi-stratificateNatura anionilor. Capacitatea de reinere a anionilor depinde i de natura lor, din acest punct de vedere avnd dou grupe de anionianioni care sunt adsorbii foarte slab sau nu sunt adsorbii

anioni care sunt puternic reinui

, tartrat, citrat, humat, floruriSchimburile anionice se realizeaz, ca i n cazul schimburilor cationice, pe baza principiilor echilibrului Donann potrivit cruia raportul dintre constantele cationilor din soluia ionic a coloidului i soluia solului este invers proporional cu concentraiile anionilorO aplicaie practic ce decurge din particularitile schimbului anionic vizeaz aplicarea ngrmintelor care conin clor, lucrare care se recomand a se efectua toamna pentru a facilita ndeprtarea prin splare a clorului (Cl-), care este duntor plantelor de cultur i care, anion fiind, este slab reinut n complexul coloidalCHEMOSORBIAChemosorbia este fenomenul de transformare a unor compui solubili n compui chimici insolubili i inaccesibili plantelor pe o perioad variat de timp.

Acest proces vizeaz ionii provenii din surse externe solului, cum ar fi ngrminteleUn exemplu pot fi fosfaii uor solubili n ap i care introdui n sol precipit n forme insolubile dup ce ajung n contact cu ali ioni din soluia solului

PUTEREA TAMPON A SOLURILORReacia solului nu este ntr-un echilibru stabil ci se nregistreaz variaii ale pH-ului ca urmare a proceselor chimice, fizico-chimice i biologice ce au loc n sol i care dau natere la acizi sau baze care tind s modifice reacia solului1714Activitatea microorganismelorProcesele de nitrificareAplicarea ingrasamintelor minerale si organiceModificrile reaciei solului au loc totui n msur mai mic dect cele teoretice, deduse din calcule stoichiometrice, ca urmare a faptului c n sol funcioneaz diverse sisteme chimice care frneaz variaiile mari de pH, nsuire a solului care poart numele de putere de tamponare1714Modificari teoreticeModificari realePrin puterea de tamponare a solului se nelege tocmai capacitatea lui, ca mediu fizico-chimic complex, de a se opune modificrii ample a pH-ului la adugarea de substane acide ori bazice ce influeneaz procese fizico chimice n sol, prin trecerea unei pri a ionilor de H+ sau OH- din stare disociat n stare nedisociatCAPACITATE DE TAMPONARESISTEME TAMPONAcid slab si sarurile lui cu o baza tareComplexul coloidal al soluluiacizi slabi precum acidul carbonic, acizii humici, acizii organici, silicicin cazul n care se aplic ngrminte cu reacie potenial acid, prin trecerea ionilor bazici de Ca i Mg din micel n soluia solului are loc o neutralizare a anionului din ngrmnt, mpiedicndu-se variaiile mari de pHCu ct capacitatea de schimb cationic a unui sol este mai mare, cu att puterea de tamponare a celui sol este mai ridicat. Solurile acide au capacitatea de tamponare ntr-un singur sens i anume de a preveni deplasarea pH-ului spre bazic, dar nu pot asigura tamponarea i n sens opus ca urmare a cantitii reduse de cationi baziciPe solurile acide se recomand utilizarea amendamentelor i a ngrmintelor organice, care vor mri gradul de asigurare cu cationi bazici, mbuntind i capacitatea de tamponarePe solurile cu textur nisipoas se recomand aplicarea ngrmintelor n doze mici i repetate tocmai datorit capacitii totale de schimb cationic redus i ca urmare i a capacitii de tamponare mai miciMEDII ARTIFICIALE DE CULTUR I NUTRIIE A PLANTELOR Solul este un mediu complex i eterogen, favorabil creterii plantelor n condiii naturale sau n cazul culturilor organizate n sisteme convenionale

Prin medii de nutriie artificiale se neleg substane sau complexe de substane care permit creterea i dezvoltarea plantelor: au pH corespunztor, coninut optim de elemente nutritive sau capacitatea de a accepta n matricea respectiv ioni nutritiv din exterior, au umiditate adecvat, sunt sterile sub aspectul agenilor fito-patogeni etc.Unele medii artificiale solide sunt inerte chimic (nu conin ioni nutritivi) dar au capacitatea de a accepta, reine i pune la dispoziia plantelor elemente nutritive administrate dirijat prin fertilizare sau fertirigare

Dup consisten mediile de nutriie artificiale pot fi: solide, lichide i semilichide

Medii artificiale solide de cretere i nutriie a plantelor Mediile artificiale solide de cretere i nutriie a plantelor sunt repre-zentate de diferite substane cu nsuiri fizico-chimice i biologice corespun-ztoare, ce permit creterea i dezvoltarea normal a sistemului radicular i a plantei n ansambluEle au capacitate diferit de a accepta, reine i elibera apa i ele-mentele nutritive pentru nutriia plantelorComponentele organo-minerale naturale ca substrat de cretere i nutriie Pmntul de elin se obine prin recoltarea de brazde de pe terenurile nelenite (perioada de vegetaie mai septembrie) i fermentarea a-cestora n platforme, n amestec sau nu cu gunoi de grajd. Are aspect pmntos, grunos, structur granular, culoare brun-cenuie, pH 6,5 8, mas volumetric 1,2 1,5 t/m3, humus 2 3,5%Pmntul de rsadni provine din gunoiul de grajd utilizat la nclzirea rsadnielor n amestec cu stratul de pmnt de la producerea rsadurilor i nisip. Are aspect pmntos grunos, culoare brun, pH 6,5 7, masa volumetric 0,8 1 t/m3, humus 5 7%

Pmntul de grdin provine din stratul arabil al grdinilor fertilizate anual cu ngrminte organice (gunoi grajd). Are masa volumetric 0,8 1,2 t/m3, pH 6,5 7, humus 2,5 4Pmntul de frunze rezult din descompunerea frunzelor de foioase i/sau de rinoase n platforme, n amestec cu gunoi de grajd. Prezint aspect pmntos, culoare brun-negricioas, este permeabil pentru ap i aer. Are coninut relativ redus n elemente nutritive, pH 4,5 6,5, masa volumetric 0,2 0,6 t/m3, humus 1 1,5%

Pmntul de pdure provine din stratul superior al litierei pdurilor. Are coninut mai ridicat de elemente nutritive fa de pmntul de frunze, pH 6,5 7

Pmntul de ericacee se formeaz din descompunerea resturilor organice provenite de la specii din familia Ericaceae. Este uor, permeabil, culoare brun, masa volumetric 0,3 0,4 t/m3, pH 3 4,5, humus 0,5 1,5%, recomandat pentru cultura plantelor acidofile

Pmntul de ferigi s-a format din descompu-nerea frunzelor, rizomilor i rdcinilor unor specii de ferigi, Polypodium, Osmunda, Aspidium. Are aspect fibros, culoare neagr, reacie acid, mas volumetric redus, recomandat pentru orhidee, bromelii etc

Compostul este obinut din diverse resturi organice fermentate n platform, n amestec sau nu cu gunoi de grajd sau turb, udat cu ap sau must de gunoi. Are aspect grunos, este bine structurat, de culoare nchis, masa volumetric 0,5 0,8 t/m3, pH 5,5 7, humus 3 5%.

Mrania provine din fermentarea avansat a gunoiului de grajd n platform. Are aspect pmntos grunos, culoare brun negricioas, bogat n substane nutritive, capacitate ridicat de reinere a apei, pH 6,5 7,5, masa volumetric 0,8 t/m3, humus 6 8%.

Turba s-a format prin acumularea resturilor plantelor hidrofile aflate n diferite stadii de descompunere n condiii de exces de umiditate i fer-mentare anaerob. Exist trei tipuri de turbrii cu nsuiri fizico-chimice di-ferite ale turbei, difereniate de condiiile de formare i compoziia floristic a speciilor de la care provine masa vegetativScoara de copaci este un subprodus din industria lemnului, utilizabil dup compostare. Are capacitate redus de nmagazinare a apei, pH acid, masa volumetric 0,2 0,35 t/m3, pH 6 6,9. Necesit dezinfectare pentru utilizare i are dezavantajul de a imobiliza azotul

Rumeguul rezult din sectorul industrial de prelucrarea lemnului fiind utilizabil dup compostare (fermentare cca.12 luni). Se evit rumegu-ul de stejar i castan. Este un produs ieftin, are pH acid

Muchiul vegetal (Sphagnum) este utilizabil proaspt sau uscat. Are un grad ridicat de permeabilitate i afnare, capacitate bun de absorbie a apei, masa volumetric 0,2 0,3 t/m3, pH 5 5,6

Crbunele de lemn se utilizeaz sub form de buci sau pudr. Are capacitate mare de reinere a apei pe care o elibereaz treptat

Fibrele vegetale rezult din mcinarea cojilor de la nucile de cocos sau din fibre de lemn. Reprezint un produs ieftin, accesibil dar imobilizeaz azotul

Componente de origine mineral ca substrat de cretere i nutriie Nisipul (fin sau grosier) este o roc sedimentar neconsolidat, sub forma unei aglomerri de granule fine (0,063 2 mm) provenite din sfrmarea unor minerale, roci sau carapacea unor organisme (scoici, cochilii de melci etc.), fig. 3. 32. Frecvent nisipul poate proveni din roci sedimentare precum gresia, care a suferit deja un ciclu de eroziune-transport-depozitare (prin diagenez devenind roc), ciclu care va fi reluat din nou

Vermiculitul este un silicat fero-alumino-magnezian expandat. Se prezint ca un mineral galben-brun sau auriu, moale, din familia micelor, care se deshidrateaz sub aciunea cldurii desfcndu-se n foi cu aspect vermiform ( fr. vermiculite)

Prezint importan ca mediu de cultur pentru plante sub form granulat. Are pH 6 9,5 capacitate ridicat de reinere a apei, capacitate bun de reinere i schimb ionic. Nu este reactiv chimicPerlitul este un material anorganic ce conine oxid de siliciu in proporie de aproximativ 80 %, obinut prin mcinarea rocilor vulcanice calcinate i expandate la temperaturi de 1200 1800 CSe prezint sub form granular (0,6 1,2 mm) cu structur poroas, lipsit de impuriti, de culoare alb-gri, densitate n grmad n stare afnat i uscat 70 250 Kg/m3, capacitatea de absorbie a apei de30 200 %, granulometriemaxim 1,2 mm, umiditate la livrare max. 0,5%

Argila expandat (TURFAC) este o argil sub form calcinat. Este un produs greu, scump, cu capacitate bun de reinere a apei, pH neutru, durabilitate ridicat, capacitate bun de schimb cationic

Bilele ceramice constituie un substrat inert, fiind formate din argil calcinat. Au dimensiuni cuprinse ntre 4 16 mm, sunt realizate din argil prin ardere la temperaturi de 1200C fapt ce determin expandarea si asigur porozitatea acestora, fig. 3.35. Sunt inerte, poroase, uoare, cu pH neutru i se preteaz la realizarea de medii de cultur pentru plantele horticole n scop productiv sau ornamental, crescute n vase mici

Roca filat este o roc bazaltic tras n fibre (filat). Este un produs economic, cu capacitate bun de reinere a apei i de schimb cationicVata mineral este un produs mineral pe baz de roci vulcanice topite la 1600C i trase n fibre. Este un produs uor, rezistent, cu structur poroas, greutate de 40 80 kg/m3, pH 7 9,5, capacitate de reinere a apei, exprimat n volume, de 70 80%, bun capa-citate de schimb cationic

Componente sintetice utilizate ca substrat de cretere i nutriie a plantelorHydromullul rezult n procesul de sintez a ureei prin polimerizare. Are o structur spongioas i capacitate mare de reinere a apei

Styromullul este preparat din mase plastice expandate, sub form de fulgi cu dimensiuni de 4 12 mm. Are capacitate mare de reinere a apei, fiind utilizat frecvent la realizarea amestecurilor pentru orhidee i Anthurium

Agrofarm-ul este un substrat de cultur obinut din diferite tipuri de poliuretan. Prezint structur stabil n timp, capacitate mare de reinere a apei i posibilitate de dezinfectare rapidAgarul este un material recomandat la realizarea de medii nutritive pentru condiii de laborator (pe vase Petri sau alte tipuri de vase de cultur). Este un produs semitransparent, cu coninut variabil de nutrieni utilizat frecvent pentru experienele in vitro. Este un produs scump

Gelul hidrofil este un polimer acrilic cu caliti bune dar considerat un produs scump pentru realizarea mediilor nutritiveSpuma polistirenic este un polifenol, urea-formaldehid, sau poli-stiren spumat. Produs uor, reacie acid (necesit neutralizare), bun aerare. Este un produs scumpMedii artificiale lichide de cretere i nutriie a plantelor Mediile solide au o serie de avantaje dar prezint i unele limitri n utilizarea pe scar extins, funcie de sistemele i condiiile de cultur a plantelor. Limitrile sunt date n general de unele dificulti privind accesul sistemului radicular n anumite substraturi, dificulti n aprovizionarea uni-form cu elemente nutritive, necesitatea pregtirii i realizrii de amestecuri omogene, posibilitatea de contaminare cu ageni patogeniO alternativ sunt mediile lichide de cultur i nutriie a plantelor, soluiile nutritive, care ofer o mare flexibilitateFuncie de tehnologia de asigurare a soluiei nutritive la rdcinile plantelor exist mai multe sisteme de cultur pe medii lichide:

sisteme hidroponice,

sisteme pe film nutritiv,

sisteme aeroponice

sisteme de tip "flux - reflux"

plutitorsurs de aersoluia nutritivCultutri hidroponice

Culturi pe film nutritiv

Culturi in sistem aeroponic

Culturi in sistem flux - refluxFRACIUNEAMINERAL

COMPOZIIA CHIMIC

PROVENIEN

Minerale primare

Minerale secundare

Silicai

Aluminosilicai

a

b

c

7,2

6 O

4 Si

4 O + 2(OH)

4 Al

6 (OH)

6 O

4 Si

Legturi de hidrogen

4 O + 2(OH)

a

9,6 21,4

6 O

4 Si

4 O + 2(OH)

4 Al

6 O

4 Si

n H2O

Price

Distribution

Promotion

Product

Customers

Rezisten la aciunea microorganismelor

Capacitate de schimb cationic dependent de pH

Suprafa mare n raport cu volumul

Sarcin electronegativ

HUMUS

P

Si

Si

Al

Si

P

Al

Si

+

+

a) Reinere prin substituie n reeaua cristalin