1

NOTA

Raport modificat conform recomandarilor monitorului de proiect specificate in Raportul de evaluare a rezultatelor proiectului intocmit la data de 10.05.2007.

Modificarile introduse fata de raportul de etapa initial se refera la:

- structura bazelor de date privind managementul agricol (pag 95-97 si Anexa 5 pag. 136-154)

- algoritmi de programare si realizarea unei variante de software in limbajul Visual Basic (pag 103-112)

- exemple de control utilizind date din experiente in cimp anterioare (pag 112-114) si baze de date la nivel national (pag. 116).

2

1. Obiectivele generale Obiectivele generale ale proiectului MOSTA sunt următoarele:

− Realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să unească cunoştinţe din diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale simulării matematice într-un cadru informatic de predicţie unic.

− Realizarea unui sistem informatic geografic orientat către managementul stării fizice a solului sub acţiunea diferitelor tehnici de management agricol.

− Utilizarea GIS pentru prognoză şi evaluări specifice pentru dinamica stării agrofizice a solului pe termen lung sub acţiunea diferitelor tehnici de management agricol.

− Estimarea potenţialelor efecte induse de degradarea stării fizice a solului asupra resurselor din zonă şi evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung;

Prin evaluarea efectului indus de modificarea funcţiilor de pedotransfer în urma traficului la suprafaţa solului, MOSTA răspunde la principalul obiectiv al ariei tematice 6. Mediu dezvoltând un sistem de indicatori şi metode care pot fi folosite de către diferite instrumente de evaluare şi metode de prognoză (6.4) în vederea managementului durabil al resursele naturale (teren şi apă – 6.2) sub presiunea activităţilor agricole (6.1.) prin înţelegerea interacţiunilor între biosferă, ecosisteme şi activităţile antropice. Prin calcularea indicatorilor referitori la starea agrofizică a solurilor pentru raportarea şi monitorizarea codurilor de bune practici în agricultură, MOSTA va răspunde la problemele producţiei agricole durabile şi managementul resurselor biologice (Aria tematică 2.1). Evaluarea impactului activităţilor antropice (lucrările solului) asupra stării agrofizice a solurilor prin utilizarea modelelor de simulare va contribui la implicarea tehnologiei informatice în rezolvarea provocărilor societăţii în sprijinul dezvoltării durabile şi al mediului (Aria tematică 3.3). Utilizarea instrucţiunilor bazate pe indicatori şi a modelelor de simulare care integrează răspunsurile comunităţilor locale la provocările impuse de impactul antropic provocat de schimbările induse de integrarea Romaniei în UE şi de progresul indus de schimbările globale va contribui la o înţelegere mai profundă a provocărilor socio-economice complexe şi interdependente în România în vederea apropiatei integrări în UE (Ariile tematice 8.2 şi 8.6). MOSTA răspunde de asemenea obiectivului ariei tematice 6 despre cercetarea folosită în implementarea angajamentelor internaţionale şi a planurilor de acţiune conforme Directivelor UE, cum ar fi Directiva Cadru a Apei prin evaluarea efectului degradării stării agrofizice asupra cantităţii şi calităţii apei din corpurile de apă de suprtafaţă (compactare – scurgere, eroziune – sedimente în corpurile de apă).

3

2. Obiectivele fazei de execuţie

Obiectiv 1. Realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să unească cunoştinţe

din diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale simulării matematice.

Pentru atingerea obiectivului 1 – realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să

unească cunoştinţe din diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale

simulării matematice, au fost desfăşurate o serie de activităţi care urmăresc să descrie

cunoştinţele acumulate la nivel naţional şi internaţional în acest domeniu, modul în care aceste

cunoştinţe se pot integra pentru atingerea obiectivelor generale şi specifice ale proiectului

MOSTA şi să dezvolte algoritmi de calcul care să permită realizarea celor 2 activităţi

proiectate pentru această etapă:

Activitatea 1.2. Modelarea managementului agricol

Activitatea 1.3. Realizarea unor modele de simulare pentru culturile de câmp, punctuale sau

cu distribuţie spaţială; dinamica apei şi a substanţelor minerale în continuum-ul sol-plantă-

atmosferă, dinamica materiei organice etc.

4

3. Rezumatul fazei Au fost prezentate în acest raport o serie de relaţii deterministe, empirice sau semiempirice, rezultate dintr-o amplă activitate de cercetare în domeniul managementului solului cu destinaţie agricolă. Din materialul parcurs şi expus, se desprind trei direcţii principale în care se pot focaliza cunoştinţele acumulate în acest studiu: formarea unui tablou de bază (fără a avea pretenţia de completitudine) a descrierii stării solului, ca entitate complexă biologică, chimică şi fizică; extragerea unor elemente de management modern în ceea ce priveşte agricultura, pe plan mondial; obţinerea unor informaţii extrem de utile, în ceea ce priveşte fenomenul de compactare, care are foarte multe implicaţii în aspectele cantitative şi calitative ale recoltelor, dar şi în problemele de mediu. Starea unui sol cu utilizare agricolă este dificil de descris, deoarece mulţimea parametrilor implicaţi este mare şi diversă, de la parametrii fizici, la cei chimici sau biologici, la care se adaugă o serie de parametri care descriu fluxul unor substanţe solide, lichide sau gazoase în sol. Parametrii fizici la rândul lor conţin o serie de parametri mecanici şi parametri fizici de altă natură decât cea mecanică. Aceştia din urmă pot fi: de natură termodinamică (temperatura, parametri ce descriu surse termice, etc.), radioactivă (care ar descrie activitatea eventualelor surse radioactive în sol), electromagnetică (diverse conductivităţi sau rezistivităţi care dau informaţii asupra altor proprietăţi ale solului), eventual alte specii. Aceşti parametri au fost prezentaţi sintetizat într-un tabel. Pentru a dezvolta algoritmii programului MOSTA, procedeul de derivare a parametrilor şi funcţiilor de sol (funcţii de pedotransfer) a fost corelat cu procesele de modificare a proprietăţilor agrofizice ale solurilor datorită lucrărilor solului şi efectul lor asupra parametrilor care descriu managementul agricol. Programul MOSTA a fost dezvoltat cu scopul de a include algoritmi pentru:

− estimarea indirectă a funcţiilor de pedotransfer (curba de reţinere a apei, conductivitatea hidraulică saturată şi nesaturată, coeziunea solului, unghiul de frecare internă, sarcina de precompresie, factorul de concentraţie, porozitatea vs. încărcare) din datele accesibile despre soluri la scară europeană (clasa texturală a solului, structura solului, materia organică);

− calculul profilului de densitate aparentă a solului luând în considerare diferite încărcări la suprafaţa solului corespunzătoare caracteristicilor maşinăriilor (încărcare axială, presiunea de inflaţie) utilizate pentru lucrările solului;

− calcularea intervalului de umiditate din sol (limitele uscat, ud şi optim) pentru lucrabilitatea solului utilizând curba de reţinere a apei din sol;

− calculul parametrilor pentru evaluarea eroziunii (erodabilitatea solului între rigole şi în rigole, presiunea critică de forfecare pentru eroziunea pe rigole) din funcţii accesibile de pedotransfer şi parametrii de sol;

− calculul parametrilor de sol care caracterizează infiltraţia apei în sol (integrala ponderată a conductivităţii hidraulice nesaturate);

− evaluarea profilului potenţialului matricial al apei din sol de deasupra pânzei freatice în condiţii de flux staţionar prin coloana de sol;

− calculul dinamicii în timp a parametrilor legaţi de densitatea aparentă şi eroziune (intervalul de repetare = 1 zi) în funcţie de lucrările solului şi compactarea solului (alterare şi precipitaţii);

− calculul dinamicii apei din sol pe profilul de sol (intervalul de repetare = 1 zi); − derivarea parametrilor climatici zilnici (temperatura aerului, precipitaţii,

evapotranspiraţia potenţială) din valori statistice lunare (medie, deviaţia standard). În continuare este prezentat sistemul MicroLEIS, dezvoltat de Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), pentru Evaluarea, Conservarea şi Managementul Resurselor de teren cu referinţă specială pentru regiunile Mediteraneene.

5

Principalul scop MicroLEIS, este de a separa zone cu seturi similare din punct de vedere al potenţialelor şi al constrângerilor pentru planificarea terenurilor. MicroLeis a fost adaptat pentru a stoca datele necesare pentru rularea aplicaţiilor MOSTA. În final, programul MOSTA utilizează şi sistemul ROIMPEL, un model modular de simulare a recoltelor limitate de accesibilitatea solului, apei şi azotului, utilizând date limitate de sol şi climatice uşor de cartografiat. Prin urmare, ROIMPEL este potrivit pentru GIS pe baza proiectelor regionale şi sub-regionale de evaluarea utilizării terenului.

6

4. Descrierea ştiinţifică şi tehnică În România, majoritatea solurilor sunt compactate, cu textură mijlocie şi grea (conţinutul de argilă variază între 30-50%), drenaj prost şi adesea cu un strat de sol impermeabil. Climatul variază de la zona subumedă la cea uscată cu o cantitate anuală a precipitaţiilor între 400-600 mm şi valorile evapotranspiraţiei potenţiale de 600-700 mm. În ultima jumătate a secolului, în România a fost generalizat, fără să ţină cont de o adaptate a condiţiilor locale de climă şi sol, sistemul de management convenţional agricol, constând în arătura de toamnă (cu întoarcerea brazdei) la 25-28 cm adâncime, urmată de un număr mare de lucrări ale solului pentru pregătirea patului germinativ (în special pentru culturile cerealelor de toamnă). Acest sistem a fost folosit în contextul scurtării rotaţiilor culturilor (monocultura, rotaţia la doi ani a grâului de iarnă şi a porumbului), cu o slabă şi dezechilibrată fertilizare minerală şi practic fără fertilizare organică. Apa de irigat este aplicată fără un control riguros. Toate aceste practici de management determină procese severe de degradare fizică a solurilor ca: destructurarea şi compactarea solului şi, pe suprafeţe relativ mici din partea de sud a ţării: supra-afânare. Cu 20 ani în urmă a fost iniţiată o reţea de câmpuri experimentale de lungă durată, care studiau efectele diferitelor tehnologii agricole asupra proprietăţilor fizice ale solului şi formarea recoltelor acoperind condiţii variate de soluri şi climat din România. Prin urmare, datele experimentale colectate în aceste cercetări pot fi folosite cu succes pentru validarea şi dezvoltarea algoritmilor modelului MOSTA, legaţi de compactarea solului, supra-afânare şi de efectele de destructurare asupra dinamicii apei în sol pentru agricultura fără irigaţii şi în condiţii de irigare.

4.1 Relaţii între parametrii de bază ai solului O serie de relaţii deterministe, empirice sau semiempirice, rezultate dintr-o amplă activitate de cercetare în domeniul managementului solului cu destinaţie agricolă, apar în fiecare an în literatura de specialitate. În acest material menţionăm o parte dintre acestea. O bogată sursă de informare, care pune în evidenţă cei mai utilizaţi parametrii pentru descrierea stării solului, precum şi relaţii între aceşti parametri, este revista “Soil & Tillage Research”. Revista este un jurnal internaţional de cercetări şi dezvoltări în probleme ale lucrărilor solului şi traficului pe terenurile agricole, precum şi a relaţiilor acestora cu producţiile agricole şi mediul înconjurător, toate incluse în termenul de Tehnologia Solului. Hakansson şi Lipiec (2000) fac analiza posibilităţii estimării stării de compactare a solului folosind densitatea de volum a acestuia. Se apreciază că starea de compactare a solului este un atribut important de apreciere a structurii solului şi calităţii acestuia. Se evidenţiază nevoia de a găsi cel puţin un parametru care să caracterizeze starea de compactare şi să facă astfel posibile operaţii de comparare a solurilor, dacă se poate pentru toate categoriile de sol, deci a unor parametri valabili pentru toate categoriile de sol. Hakansson şi Lipiec (2000) discută folosirea în rolul acestui parametru a densităţii de volum relative, în particular pentru caracterizarea gradului de compactare. Gradul de compactare este definit (cel puţin după Hakansson, Lipiec, 2000), ca fiind raportul între densitatea de volum a solului uscat şi o densitate de volum de referinţă obţinută prin standardizare în testul de compresiune uniaxială a unui eşantion mare de sol la tensiunea (presiunea) de 200 kPa (0.2 Mpa), exprimat procentual. Densitatea de volum a solului se determină în condiţii standardizate de umiditate, în scopul prevenirii unor probleme cauzate de conţinutul diferit de apă în solurile gonflante. Gradul de compactare se notează cu D după Hakansson şi Lipiec (2000) şi se apreciază că, deşi densitatea de volum sau porozitatea optimală pentru dezvoltarea producţiei agricole variază mult pentru diferite soluri (soluri cu diferite compoziţii fizico-chimice), valoarea optimă a gradului de compactitate, D, este virtual independentă de compoziţia solului. Limita critică a rezistenţei la penetrare (3 Mpa) şi porozitatea (10%, v/v) sunt similar legate cu o valoare

7

corespunzătoare a lui D şi cu tensiunea apei în multe soluri. Valoarea gradului de compactare D, în stratul de sol supus lucrărilor cu plugurile şi generat de un număr de treceri ale unor anumite vehicule sunt similare în toate solurile, numai dacă umidităţile solurilor sunt comparabile. Gradul de compactitate facilitează modelarea solului şi răspunsului culturii agricole la traficul maşinilor. Deşi acest parametru a fost introdus mai întâi pentru a fi folosit la straturile de sol perturbate anual, acesta a putut fi extins şi la straturile de soluri neperturbate. Hakansson şi Lipiec (2000), dau următoarele două relaţii între gradul de compactitate D, pe de o parte, şi conţinutul în argilă C şi conţinutul în materie organică H, pe de altă parte, ambele fiind date procentual:

290.3 0.216 0.0038 0.214 ,optD C C H= − + − (1) cu precizarea că C∈(2.0; 60.0), H∈(1.0; 11.0), n = 102, r2 = 0.07, unde: n - numărul experiementelor individuale în câmp, r2 - factorul de performanţă al regresiei cu care se realizează ecuaţia (1); dacă dependenţa lui Dopt se studiază numai în funcţie de C, se obţine:

87.3 0.0007optD C= + , (2) Cu acelaşi interval de variaţie pentru C, dar cu precizie mult mai bună, Hakansson şi Lipiec (2000), verifică independenţa lui D de textura solurilor prin experienţe în domeniul adâncimilor 4 – 25 cm, pe terenuri cultivate cu cereale, adâncimi caracterizate de prelucrarea mecanică şi de semănare. În acelaşi număr al revistei, Lipiec şi Hakansson (2000) publică un alt articol, în care se apreciază influenţa gradului de compactare şi a tensiunii apei în sol asupra creşterii plantelor. McGarry et all (2000), prezintă rezultate nu sub formă de relaţii matematice, ci ca tehnică de prelucrare şi simulare digitală. Se defineşte o porozitate calculabilă pe fotografie digitală (imagine binară pentru fiecare cub de 512 x 512 pixeli pe o arie de 120 mm, ceea ce dă o rezoluţie de 234 µ/pixel). Definiţia porozităţii este următoarea:

p

p T

LL LL = , (3)

unde: LP - numărul de pixeli înegriţi în linia test, LT - numărul total de pixeli de pe linia respectivă. În baza acestei tehnici şi formule de lucru se apreciază apoi aria suprafeţei porilor şi se calculează alte caracteristici legate de porii din sol. Unele aprecieri asupra deformaţiilor plastice suferite de solurile structurate şi nesaturate nămoloase în cadrul diferitelor tratamente de prelucrare (în Germania), sunt date în (Wiermann et all, 2000). Se dau rezultatele unor măsurări în teren, care pot să fie valorificate în modelarea structurală a traficului în câmp. Watts et all (2000) apreciază că maşinile agricole aplică o mare cantitate de energie mecanică solului ceea ce, adesea, conduce la descreşterea canitaţii de carbon organic (SOC) în sol. Cantitatea de energie aplicată solului (un agregat de sol sau eşantion), în aparatul de lucru, se apreciază după (Watts et all, 2000) după formula:

( )2mg h h nK

M−

= , (4)

8

unde: m - masa piesei care comprimă eşantionul de sol, g acceleraţia gravitaţională, h2 - înălţimea relativă la bază, h - grosimea agregatului de sol supus comprimării, pe direcţie verticală (diametrul generalizat al eşantionului de sol supus comprimării în aparat), n - numărul de căderi ale piesei de lovire (numărul de comprimări), M - masa agregatului (eşantionului) de sol supus comprimării. Formula (4) prezintă interes în cazul unor modele matematice discrete sau continue, la calculul încărcării acestora. Watts et all (2000) găsesc şi o formulă a ratei de respiraţie E0, în funcţie de conţinutul de carbon organic din sol:

0 0.31 1.43E SOC= − , (5) Cu r2=0.91 şi erori standard de ±0.03 pentru E0 şi ±0.81, pentru termenul liber. Pentru variaţia ratei de respiraţie cu conţinutul gravimetric de apă în sol, θ, Watts et all (2000) au găsit următoarea formulă:

0 1 2 3exp( exp( ))E a a a θ= − − , (6) unde, pentru datele lor concrete, a1 = 5.783 (± 0.476), a2 = 2.401 (± 0.700), a3 = 0.0117 (± 0.0034), numerele din paranteze fiind erori standard (abateri) ale respectivilor coeficienţi. Sibbesen et all (2000), evidenţiază necesitatea experienţelor de lungă durată asupra comportamentului solului (răspunsului acestuia) la acţiunea maşinilor de lucrat solul şi la traficul desfăşurat pe suprafaţa lui. Aceste studii clarifică efectele pe termen lung ale practicilor manageriale în agricultură. Sibbesen et all (2000), dau relaţii interesante de dispersie a unor particule în sol. Modelul fundamental al dispersiei pleacă de la formula:

−−+

++=

DrSxWerf

DrSxWerf

Crxc

22/

22/

2),( 0 , (7)

unde: c(x,r) - concentraţia particulelor de sol la o distanţă x de la centrul benzii după r operaţii de prelucrare a solului sau ani de prelucrare a solului, W - lăţimea benzii, C0 - concentraţia iniţială în bandă, D - coeficientul de dispersie, S - contorizează posibilele schimbări de direcţie care apar pe terenurile în pantă. D are dimensiunea m2an-1 dacă x, W şi S sunt măsurate în metri şi r în ani. Ecuaţia (7) este o modificare uşoară a soluţiei problemei unidimensionale a difuziei. Funcţia eroare, are definiţia clasică:

∫ −=x

dyyxerf0

2 )exp(2)(π

. (8)

9

Sibbesen et all (2000) au considerat şi generalizat două dimensiuni a dispersiei, în condiţiile fertilizării repetate şi operaţiilor de prelucrare a solului. Modelul dă o estimare a concentraţiei fosforului total în sol în orice punct din câmp la timpul la care miezul solului a fost eşantionat prin secţionare. Fie M şi N numărul de coloane şi rânduri ale câmpului experimental, fie W lăţimea şi L lungimea. Fie (xm, yn) coordonatele centrului dreptunghiului generat de intersecţia dintre coloana m şi rândul n. Se presupune că o cantitate Ct(xm, yn) de fosfor total în sol (kg/ha) este uniform distribuită în dreptunghiul de centru (xm, yn) la timpul t. După această dispunere, se aplică un număr de rt ale solului. În aceste condiţii, după Sibbesen et all (2000), concentraţia curentă în fiecare punct (xi, yi), este dată de formula:

+

⋅

⋅

+

+= ∑∑∑

= = =

ty

y

ty

y

M

m

N

n

T

t tx

x

tx

xnmtii

rD

Berf

rD

Aerf

rDB

erfrD

AerfyxCCyxc

22

22),(

41),(

1 1 10

, (9)

în care:

yimyyimy

ximxximx

SyyLBSyyLA

SxxWBSxxWA

−−+=+−+=

−−−=+−+=

)(2

,)(2

,)(2

,)(2 , (10)

unde: Dx şi Sx - reprezintă coeficientul de dispersie şi parametrul de trecere peste coloane, Dy şi Sy - sunt analog definite pentru coloane, C0 - concentraţia iniţială de fond (uniformă), a fosforului în sol, în câmpul experimental. Acestea sunt relaţiile de dispersie şi parametrii folosiţi şi propuşi de Sibbesen et all (2000) pentru o astfel de problemă. Informaţii interesante asupra problemei impactului traficului maşinilor agricole asupra solului cu destinaţie agricolă, se găsesc în (Güclü, 2000). Articolul publică rezultate experimentale precum şi o serie de relaţii empirice deduse din datele experimentale. Studiul şi-a asumat constatarea efectelor a şapte sisteme de prelucrare (cultivare) a solului şi a a traficului pe roţi aferent asupra proprietăţilor fizice şi mecanice ale unui sol tipic (Cambisol) pentru zona Anatoliei Centrale, la sud de Ankara, Turcia. Güclü (2000), arată că acţiunea organelor de lucru şi traficul aferent în câmp, influenţează densitatea de volum a solului, porozitatea, golurile de aer şi rezistenţa la deformare a solului semnificativ, exceptând efectele traficului asupra umidităţii, care este nesemnificativ. Traficul afectează proprietăţile solului în special pe o adâncime de 20 cm, concluzionează articolul, binenţeles în porţiunea de la suprafaţă. Creşterea densităţii de masă este urmare a traficului vehiculelor pe roţi, variind între 10 şi 20% pe adâncimea 0 – 5 cm şi între 6 şi 12% pe adâncimea 10 – 15 cm. În plus, traficul conduce la creşterea rezistenţei la penetrare cu 30 – 74% pe adâncimea 0 – 10 cm şi cu 7 – 33% pentru adâncimi între 10 şi 20 cm. Efecte mai slabe sunt înregistrate de traficul specific lucrărilor cu cizel în raport cu plugurile clasice. Tensiunea care apare în sol la trecerea roţii a fost corelată cu rezistenţa solului (la penetrare). Din punct de vedere managerial sunt preferate lucrările cu cizelul în comparaţie cu tehnologiile de lucrare a solului care folosesc plugurile clasice, pentru că produc efecte negative mai slabe în sol, în structura acestuia, exact în stratul de suprafaţă, vital pentru majoritatea culturilor agricole.

10

Güclü (2000), dă o relaţie empirică între adâncimea brazdei, R (mm) şi S10, tensiunea medie verticală la 10 cm (kPa), şi S20 tensiunea medie verticală la 20 cm (kPa):

2010 602.0118.3309.2 SSR ++−= (11) De asemenea, se mai dau câteva relaţii stabilite pe cale empirică:

,373.0031.1767.2 SKTK ++= (10 cm), (12)

,498.0839.0951.21 SKTK ++= (20 cm), (13)

SPTP 726.10049.1200.48 ++−= , (10 cm), (14)

SPTP 764.4786.0350.396 ++= , (20 cm), (15)

SHTH 000009.0114.0052.1 −−= , (10 cm), (16)

SHTH 00000145.0341.0692.0 −−= , (20 cm), (17) unde: K - rezistenţa la tăiere după efectuarea traficului (kPa), KT - rezistenţa la tăiere după arat (kPa), P - rezistenţa la penetrare după trafic (kPa), PT - rezistenţa la penetrare după arat (kPa), H - densitatea de volum a solului uscat după trafic (Mg/m3), HT - densitatea de masă după arat (Mg/m3), S - tensiunea verticală în sol (kPa). Cuvântul “după”, are în acest paragraf sensul de “cauzat de”. Remarci asemănătoare fac Radford et all (2000), care arată că compactarea solului este o problemă de avarie pentru resursele de sol în Australia. Radford et all (2000), dau rezultate măsurate înainte şi imediat după aplicarea unei forţe cunoscute de compactare, pentru un sol de tip umed, Vertisol. Cauzele forţei de compactare sunt limitate la traficul combinelor de recoltat cereale. Nouă proprietăţi măsurate ale solului prezintă variaţii semnificative relativ la fenomenul de compactare. Diferenţele semnificative s-au limitat la adâncimea de 20 cm de la suprafaţa solului. Efectul găsit la cea mai mare adâncime măsurată (40 cm) a fost descreşterea porozităţii (măsurare efectuată pe bulgări de pământ intacţi). Gradul de răsărire a plantelor a fost de 72% pe terenurile cu sol compactat şi de 93% pe terenurile cu sol necompactat. Totuşi, producţia de cereale, nu a fost afectată de compactare. Totuşi, autorii constată şi capacitatea reparatorie a unora dintre cerealele semănate pe terenurile compactate. Datorită acestei ultime observaţii, se atrage atenţia asupra consecinţelor acestui fapt asupra managementului în fermele afectate de astfel de fenomene, în special cele cu Vertisol. Astfel, în astfel de soluri, opţiunea recondiţionării solurilor pe cale naturală este recomandată în dauna acţiunilor reparatorii mecanizate.

11

Fig. 1. Variaţia densităţii de masă (măsurată folosind eşantioane cuadrate de sol) pe adâncimea

stratului de sol compactat şi necompactat.

Fig. 2. Variaţia densităţii de masă (măsurată folosind probe gama) pe adâncimea stratului de

sol compactat şi necompactat

12

Fig. 3. Variaţia rezitenţei la tăiere (stânga) şi a rezistenţei la penetrare (dreapta), în funcţie de

adâncimea stratului de sol (pentru sol necompactat şi sol compactat eşantionat şi neeşantionat)

Fig. 4. Variaţia cu adâncimea stratului de sol a rezistenţei la penetrare pentru sol compactat şi

necompactat

Unele reprezentări grafice a rezultatelor măsurătorilor efectuate de Radford et all (2000), dau o imagine mai completă a acestora.

13

Fig. 5. Porozitatea, aria suprafeţei (surface area) şi lungimea solidului stelat (solid star length)

calculate din imaginile binare ale solului compactat şi necompactat

Un studiu care estimează răspunsul pe termen scurt pentru proprietăţile fizice ale solului supus lucrărilor specifice culturilor de cereale într-un climat umed maritim, este realizat de Krzic et all (2000). Obiectivul acestui studiu a fost determinarea modificărilor pe termen scurt a proprietăţilor fizice ale solului în varianta cu arătură de toamnă şi de primăvară (ST) şi în varianta cu arătură de toamnă şi fără arătură de primăvară (NST), ambele folosind orz de primăvară (Hordeum vulgare L.) şi grâu de iarnă (Triticum aestivum L.) cultură acoperită iarna. În cazul sistemului de lucru NST, porozitatea medie de aerare a fost de 0.15 m3m-3 şi 0.22 m3m-3 pentru sistemul de lucru ST, în cazul în care densitatea de masă a fost de 1.22 Mg/m3, în cazul sistemului de lucru NST şi 1.07 Mg/m3 în cazul sistemului de lucru ST, la adâncimi cuprinse între 5 şi 7 cm. Niciuna dintre cele două proprietăţi ale solului nu ar trebui să limiteze însămânţarea sau germinarea seminţelor. După tratamentul ST, rezistenţa mecanică a solului s-a mărit consistent cu 500 – 1000 kPa în cazul aplicării NST decât în cazul aplicării sistemulul ST, dar niciodată nu a fost mai mare decât 2500 kPa, considerată limită pentru condiţia de dezvoltare a rădăcinii plantei. Rezultatele cercetării arată că limitarea lucrărilor la cele de toamnă, nu afectează nefavorabil proprietăţile fizice ale solului răspunzătoare pentru dezvoltarea plantelor într-un climat umed maritim. Aprecieri interesante asupra impactului lucrărilor mecanizate asupra solurilor din peninsula Scandinavă, fac Rasmunsen et all (1999). Rezultatele cercetărilor sunt publicate în acest articol şi estimează efectele arăturilor efectuate cu plugul asupra calităţilor recoltelor şi unora dintre proprietăţile solului din ţările Scandinave (Danemarca, Finlanda, Norvegia şi Suedia). Succesul sistemului redus de lucrări ale solului depinde de specia de plante cultivate precum şi de tipul de sol şi de condiţiile climatice. Cele mai bune rezultate au fost obţinute pe solurile

14

grele lutoase (argiloase), care sunt cel mai greu de prelucrat cu metodele de arat convenţionale.

Fig. 6. Variaţia cu adâncimea a rezistenţei la penetrare, după 6 ani de arat cu plugul, la

adâncimile de 10 şi 20 cm, pe sol lutos argilos din Danemarca. Pentru 15-40 cm adâncime, rezistenţa la penetrare este semnificativ mai mare atunci când s-a arat la 10 cm adâncime decât

atunci când s-a arat la 20 cm adâncime

Rasmunsen et all (1999), arată că influenţa rotaţiei culturilor şi a culturii precedente asupra sistemului de arat pentru culturi de cereale mici, a atras prea puţin atenţia. De asemenea, fertilizarea culturilor cultivate cu minimum de lucrări ale solului, au solicitat puţină atenţie, dar se pare că azotul nu poate fi compensat prin lucrări sub – optimale ale solului. Unul dintre cele mai surprinzătoare efecte ale lucrărilor minimale ale solului este creşterea densităţii solului numai sub adâncimea de lucru. Creşterea densităţii solului produce descreşterea volumului macroporilor (> 30 – 60 µm) şi creşterea volumului porilor medii (30 – 0.2 µm), dar volumul porilor mici (<0.2 µm) a fost numai puţin afectat de lucrările solului. Creşterea densităţii solului conduce la reducerea porilor plini cu aer, difuzivităţii aerului şi permeabilităţii aerului precum şi a conductivităţii hidraulice, şi uneori a dezvoltării rădăcinilor plantelor. Acumularea nutrienţilor şi materiei organice acumulate în apropierea suprafeţei solului în urma aplicării tehnologiei cu minimum de lucrari conduce la scăderea pH-ului solului. După aplicarea lucrărilor minime de arat, aproape toate speciile de viermi şi insecte din pământ cresc numeric. Tebrüggel şi Düring (1999) dau rezultate ale cercetărilor pe termen lung (18 ani) asupra solurilor agricole tratate prin lucrări ale solului de intensitate redusă. Exprimentele au fost efectuate şi pe diferite tipuri de soluri (de exemplu Cambisol eutric, Aluviosol eutric) variind

15

ca textură de la nisip la lut sau argilă. Cele trei tipuri de lucrări ale solului, în ordinea descrescătoare a intensităţii au fost: arătură clasică (CT), arătură redusă (RT) şi teren nearat (NT). În general, densitatea de masă în stratul superior al terenului cu tratament de tip NT a fost în creştere, rezultând o descreştere însemnată a porilor de calitate proastă şi o scădere a conductivităţii hidraulice atunci când se compară tratamentele CT şi RT pentru sol. Suprafeţele care prezintă resturi de recoltă şi alte feluri de agregate cu stabilitate înaltă sub tratament de tip NT, capătă un sol fertil, protejat şi se evită etanşarea şi eroziunea. Solurile care nu au fost arate mai mulţi ani s-au dovedit mai rezistente la trecerile vehiculelor, în consecinţă compactarea datorată traficului a fost mai mică. Curba de rezistenţă la penetrare indică o structură uniform stabilă, dezvoltată după ani de lucru în sistemul NT.

Fig. 7. Rezistenţa la penetrare, conţinutul de apă şi densitatea de masă în sol, dependente de

intensitatea tipului de arătură şi de adâncimea în sol – Faezion luvic

Dintre foarte multele şi foarte sugestivele diagrame date de Tebrüggel şi Düring, (1999) am reprodus numai pe cele din fig. 7 şi 8. Aceste diagrame conţin o mare bogăţie de informaţii utile pentru conturarea unui tablou al dependenţelor în care se află parametrii care dau starea solului, ca şi instituţiile care colaborează la cercetarea subiectelor proiectului.

16

Fig. 8. Instituţii şi subiecte de cercetare implicate în proiectul comun asupra interacţiunii sistemelor de prelucrare ale solului şi ecosistemul solului

Gysi et all (1999) dau rezultate privind influenţa unei singure treceri a unei roţi de sarcină mare peste un sol lutos (pământ gras) nisipos, nearat. Câmpul experimental este destinat culturii de sfeclă de iarnă, iar vehiculul care a efectuat trecerea a fost o combină de recoltat sfeclă. Parametrii măsuraţi în experimente au fost: densitatea de masă, macroporozitatea (echivalent al porilor cu raza mai mare de 100 µm), rezistenţa la penetrare, permeabilitatea aerului şi presiunea de preconsolidare, toate în urma trecerii roţii vehiculului, probele de referinţă fiind luate pentru adâncimile 0.12 -0.17, 0.32 – 0.37, 0.52 -57 m. După Gysi et all (1999), solul umed răspunde la încărcarea roţii cu 160 kPa (11.23 mg), cu o creştere a densităţii de masă şi o presiune de preconsolidare precum şi cu descreşterea permeabilităţii aerului şi macroporozităţii la adâncimea 0.12 – 0.17 m. Pentru încărcarea cu valoarea 130 kPa (7.47 mg), pe sol şi cu ambele roţi încarcate la acelaşi nivel, modificările structurii solului au fost neînsemnate. La adâncimile 0.32 – 0.37 şi 0.52 – 0.57 m, măsurătorile nu au indicat apariţia compactării. Folosind un model ANOVA, s-a arătat că factorul “potenţialul apei din sol” şi factorul “sarcină (încărcare) pe roată”, influenţează semnificativ densitatea de masă a solului în intervalul de adâncimi 0.12 – 0.17 m. Nu apar interacţiuni între aceşti doi factori. Traficul vehiculului pe câmpul experimental nu a avut efecte asupra recoltei de sfeclă de iarnă plantată după efectuarea experimentelor. Densitatea de masă, macroporozitatea şi presiunea de preconsolidare se pot dovedi sensibile la detectarea apariţiei fenomenului de compactare deoarece acestea variază uşor, lent şi sunt uşor de măsurat. Structura solului constatată vizual în câmp confirmă valorile măsurate în laborator. Rezultatele asupra rezistenţei la penetrare au fost inexplicabile.

17

Fig. 9. Densitatea de masă, ρb, şi permeabilitatea aerului, Ka.

Fig. 10. Măsurarea vizuală a efectelor de compactare în straturile de la suprafaţa solului sub

încărcarea parţială 7.47 mg şi totală 11.23 mg

18

Fig. 11. Presiunea de preconsolidare, Pp, şi presiunea în sol (probe de presiune Bolling) sub condiţia de încărcare maximă, 11.23 mg. Barele vericale indică valorile minimă şi maximă

indicate de Mc Bride şi Josse în 1996.

Fig. 12. Intervalul de încredere (90 %) al rezistenţei la penetrare rp, până la 1 m adâncime cu

încărcare parţială şi totală, pentru sol umed şi uscat

Reicosky et all (1999), prezintă rezultate privind efectele managementului reziduurilor şi traficului controlat asupra conţinutului de bioxid de carbon şi pierderilor de apă. Autorii afirmă că managementul resturilor vegetale de la recoltă şi a materiilor organice din sol are un rol foarte important în menţinerea fertilităţii şi productivităţii solului şi în minimizarea impactului agricol asupra mediului. Subiectul cercetărilor a fost determinarea efectelor pe

19

termen scurt, a traficului şi arăturilor asupra fluxului de CO2 şi apă pentru o zonă din SE USA. Rezultatele menţionate în articol sunt utile pentru îmbunătăţirea managementului fermelor agricole. Gόmez et all (1999), expun rezultate obţinute în problema estimării efectelor pe termen lung a utilizării diferitelor tipuri de prelucrare a solului: convenţională CT şi fără arat, (NT), pe solul unei livezi de măslini (în Santella – sudul Spaniei). Observaţiile s-au făcut de-a lungul a 15 ani. În ambele sisteme de prelucrare a solului, au fost dezvoltate două zone în livadă legat de proprietăţile fizice ale solului: una la partea inferioară a bolţii şi cealaltă pe rânduri între pomi. Conţinutul de materie organică, densitatea de masă, rezistenţa la penetrare1, lungimea capilarităţii macroscopice şi conductivitatea hidraulică arată diferenţe semnificative între cele două sisteme de prelucrare ale solului şi cele două zone alese. După 15 ani, tratamentul NT a produs o creştere a densităţii de masă şi a indexului con mai mare decât în cazul tratamentului CT. Această comportare reduce rata (viteza) de infiltrare pentru cazul tratamentului NT. În ciuda acestei reduceri, solul tratat prin NT a reţinut un potenţial de infiltraţie moderat. Aceasta se poate explica prin rata mare a infiltraţiilor şi prin macroporozitatea de la partea inferioară a pomilor, efecte temporare ale arăturilor asupra infiltraţiilor şi probabil prin autorepararea structurii solului în Vertisolul studiat. Recolta nu a fost afectată de modul de lucrare a solului exceptând un singur an cu precipitatii reduse, în care tratamentul NT a condus la o recoltă substanţial mai mare decât tratamentul CT. Relaţii empirice, date sub formă grafică, interesante, între diverşi parametri care caracterizează starea solului de uz agricol apar şi la Ball şi Ritchiel (1999 – 1, 2). După Ball şi Ritchiel (1999 - 1), compactarea solului poate afecta dezvoltarea plantelor şi emisiilor de gaze din seră. În aceste articole se descrie efectul asupra parametrilor fizici ai plantelor, a tratamentelor intensităţii compactării solului. Condiţiile în sol şi performanţele recoltelor au fost contorizate timp de trei sezoane într-un câmp experimental cu sol compactat de roţile tractoarelor de la maşina de plantat răsaduri. S-a constatat că compactarea grea într-un sol uscat are un efect mic asupra dezvoltării plantelor. Uneori, în condiţii de umiditate, compactarea grea reduce porozitatea cu conţinut de aer, permeabilitatea aerului şi difuzivitatea gazelor, creşte rezistenţa la penetrare şi limitează dezvoltarea orzului de iarnă şi producţia de cereale. Compactarea grea în condiţii de umiditate, reduce producţia de orz de iarnă la 7.1 Mg/ha2 de la 8.8 Mg/ha în cadrul tratamentului fără compactare. Starea de compactare în stratul de 15 cm de la suprafaţa solului pare a avea o importanţă particulară. Afânarea stratului de sol de 10 cm de la suprafaţa solului imediat după compactarea grea reface condiţiile pentru ca solul să permită dezvoltarea plantelor. Ball şi Ritchiel (1999 – 1, 2), afirmă că menţinerea unui nivel rezonabil de compactare poate asigura bune condiţii de hibernare pentru seminţe. Câteva dintre rezultatele experimentale reprezentate sub formă grafică, sunt date în continuare în fig. 10, 11, 12, 13 şi 14.

1 “con idex” conform autorilor, expresie care se echivalează cu rezistenţa la penetrare, de exemplu după (Kuznetsov et all, 1998) 2 Mg este simbolul pentru unitatea de măsură megagram, care se foloseşte în mod frecvent în revistă, în locul tonei, care nu face parte dintre unităţile SI.

20

Fig. 13. Rezistenţa la penetrare după tratamentul aplicat la Boghall în Aprilie şi Octombrie

1995 şi la North Berwick, în Octombrie 1996

Fig. 14. Densitatea de masă pentru solul uscat la Boghall, în Octombrie 1995 şi la North

Berwick, în Martie 1997

21

Fig. 15. Difuzivitatea gazului la Boghall, în Octombrie 1995 şi la North Berwick, în Martie

1997

Fig. 16. Permeabilitatea aerului la Boghall, octombrie 1995 şi la North Berwick, martie 1997

22

Fig. 17. Aerul stocat în pori la 0-10 cm adâncime în timpul sezonului de creştere a orzului de

iarnă la Boghall şi culturii de rapiţă la North Berwick

De problema efectelor lucrărilor solului asupra materiei organice în sol se ocupă şi Stockfish et all (1999). Autorii prezintă concluzii asupra efectelor arăturilor asupra conţinutului în materie organică pe un câmp experimental după douăzeci de ani de arături pentru conservare, în Saxonia Inferioară (Germania). Conservarea prin intermediul arăturii poate concentra materia organică şi carbonul din sol, îmbunătăţindu-se astfel calitatea acestuia. În cadrul tehnologiilor cu minimum de lucrări de arat, cultivarea superficială a fost restricţionată de curăţirea miriştii şi de prepararea răsadurilor, folosind grapa rotativă sau rototilerul. După douăzeci de ani de cultivare în stratul superficial, carbonul organic din sol, azotul din sol şi carbonul din biomasa microbiană s-au concentrat într-un strat de 5 cm de la suprafaţa unui derivat nămolos de loess (Luvisol ortic). In profilul de 50 cm de sol, masa carbonului organic tinde să fie mai mare decât 5 Mg/ha pe când solul arat convenţional conţine aproximativ 65 Mg/ha. În solul arat, azotul ajunge la 6.8 Mg/ha, pe când în solul cu minimum de lucrări atinge abia 1.0 Mg/ha. În ceea ce priveşte carbonul din masa microbiană, acesta fluctuează între 800 şi 1300 kg/ha, diferenţele între sistemele de lucrare ale solului fiind nesemnificative. Folosirea tehnologiei cu minimum de lucrări produce distrugerea stratificării materiei organice în sol. Mai mult, în timpul lunilor de iarnă (noiembrie – martie), surplusul de carbon organic din sol, se îmbogăţeşte prin aratul de conservare, fiind complet descompus, posibil ca o consecinţă a calităţii sale labile. Prin urmare, utilizarea tehnologiei cu minimum de lucrări nu produce creşterea concentraţiei de carbon organic şi de azot în straturile superioare ale solului, dar produce creşterea concentraţiei de carbon sub formă de biomasă microbiană.

23

Fig. 18. Profilul densităţii de masă pentru solul lucrat convenţional (CT) în (a) şi pentru solul

lucrat prin tehnologia cu minimum de lucrări (MT), în (b)

O interesantă diagramă a lui Stockfish et all, (1999) este reprodusă în fig. 15. Efectele băltirilor asupra desalinizării solului şi supravieţuirii orezului însămânţat în Delta râului Senegal, sunt efecte tratate de Häfele et all (1999). Rezultatele articolului interesează din punct de vedere managerial pentru solurile natural sodice şi saline, în care se poate planta orez. Pikul şi Aase (1999), au o altă abordare privind tehnologiile de lucru diferite ale solului şi estimarea efectelor acestora, în scopul stabilirii unui management optim pentru unele zone agricole. Micile adâncituri rezultate în urma aratului superficial, provenind de la folosirea unor anumite instrumente de arat, pot conduce, după opinia autorilor la scăderea recoltei de grâu (Triticum aestivum L.). Autorii au testat ipoteza lor, anume că o arătură profundă poate fractura şanţurile create de aratul superficial, îmbunătăţind astfel utilizarea apei şi rezultând în final o creştere a recoltei. Studiul s-a făcut comparativ pe suprafeţe de teren care au fost tratate prin subsoliere (PT) şi care nu au suferit tratament cu subsolierul (NOPT). Rezistenţa la penetrare la 0.3 m de suprafaţă şi la doi ani şi jumătate de la aplicarea tratamentului de subsolaj, a fost mai mică în varianta PT (891 kPa) decât în varianta NOPT (981 kPa). Densitatea de masă a fost 1.34 Mg m-3 în varianta PT şi 1.36 Mg m-3, în varianta NOPT. Rata de infiltrare a apei înregistrată cazul tratamentului PT a fost de 15 mm h-1 şi, în cazul NOPT, 6 mm h-1, măsurate la nouă luni de la aplicarea tratamentului de subsolaj. Conţinutul în apă în stratul de suprafaţă cu adâncimea de 1.2 m, primăvara, a fost cu 21 mm mai mare în cazul PT decât în cazul NOPT. Nu există diferenţe semnificative în producţiile de grâu în cele două variante de lucru.

24

Fig. 19. Distribuţia în adâncime a densitatăţii de masă în cazul tratamentului fără arat (NT), cu tratament prin arătură de primăvară (FST) şi cu tratament complet (FWCT)- stânga. Conţinutul

volumetric de apă în aceleaşi trei cazuri – dreapta.

Fig. 20. Distribuţia în adâncime a rezistenţei la penetrare în cazul tratamentului fără arat (NT), cu tratament prin arătură de primăvară (FST) şi cu tratament complet (FWCT)- stânga.

Suprafeţe care reprezintă variaţia rezistenţei la penetrare în funcţie de adâncime şi de poziţia de tăiere

25

Fig. 21. Variaţia ratei de infiltrare a apei pentru cazul tratamentului NT şi tratamentului FWCT pentru prima zi -stânga. Variaţia ratei de infiltrare a apei pentru cazul tratamentului NT

şi tratamentului FWCT pentru ziua a doua

Câteva dintre diagramele interesante după Pikul şi Aase (1999), le-am reprodus în fig. 16, 17 şi 18, întrucât pot fi folosite pentru informaţii sau verificări ale rezultatelor modelelor construite în cadrul lucrării. Tot din punct de vedere managerial interesează în primul rând şi lucrările lui Mehdi şi Madramootoo (1999). Autorii compară rezultatele obţinute folosind trei tehnologii de lucru pentru culturi de cereale, în ceea ce priveşte conţinutul de azot în sol. Se are în vedere faptul că tratamentele cu compuşi ce conţin azot, în agricultură, sunt o importantă sursă de poluare şi, în consecinţă se redirecţionează managementul azotului în sol prin conservarea mai bună a celui existent (implicit reducerea tratamentelor chimice) şi prin îmbogăţirea solului cu azot prin asimilarea resturilor vegetale din culturile precedente. Problema comparării tehnologiilor de prelucrare a solului (cu sau fără arătură) este tratată şi de Aslam et all (1999), prin prisma impactului arăturii asupra biomasei microbiene din sol, a conţinutului acestuia în carbon, azot şi fosfor, parametri foarte importanţi pentru fertilitatea solului. În Noua Zeelandă, o practică obişnuită este aceea de a folosi terenuri drept păşune prin rotaţie cu culturi agricole. S-au aplicat comparativ, tehnologii de lucru folosind arătura cu plugul (PT) şi tehnologii fără arătură (NT). Sunt prezentate concluzii cu privire la conţinutul în biomasă, carbon, azot şi fosfor în aceste variante de lucru. Schimbarea practicilor manageriale asupra solului pot produce apariţia unor procese la scări multiple. Cercetările ale căror rezultate au fost obţinute de Van den Bygaart et all (1999), au încercat evaluarea influenţei managementului solului cu tehnologia fără arătură (NT) asupra tehnologiei convenţionale (CT). Autorii au folosit conţinutul în 137Cs şi materie organică drept indicatori a schimbărilor morfologice recente. Solurile supuse tehnologiei de lucru fără arat (NT – no tillage), prezintă o creştere a conţinutului în materie organică în primii 3 cm măsuraţi de la suprafaţa solului, în timp ce conţinutul de 137Cs a fost redus, probabil datorită activităţii râmelor. Acumularea de materie organică şi diluarea 137Cs sunt proporţionale cu numărul de ani în care s-a aplicat tehnologia cu minimum de lucrări (NT) solului respectiv. Van den Bygaart et all (1999), prezintă şi câteva diagrame, care demonstrează afirmaţiile de mai sus. Rezultatele publicate sunt utile din punctul de vedere al managementului suprafeţelor agricole, deoarece pot sugera numărul optim de ani consecutivi de aplicare a tehnologiei de lucru (NT). Richard et all (1999), au scris un articol care prezintă rezultate în legătură cu compactarea solului, cauze şi efecte. Autorii se referă la zone din nordul Franţei şi afirmă că fenomenul de

26

compactare poate avea un impact important asupra sistemelor de recoltare, dar se cunoaşte puţin despre geometria şi volumele zonelor compactate. Lucrarea examinează schimbările care au loc asupra solului datorită compactării produsă de trafic, într-o largă gamă de condiţii de sol, descriind intensitatea şi volumul solurilor afectate. Compactarea solului după traficul maşinilor de însămânţare, realizarea patului germinativ, recoltare şi alte operaţii, a fost studiată pentru mai multe soluri de tip lutos (Luvisol haplic) pe un câmp de experimentare pe termen lung în nordul Franţei. Compactarea solului a fost caracterizată prin spaţiul porilor şi analiza morfologică. Spaţiul poros (extinderea spaţială a porilor în sol) a fost caracterizat folosind porozitatea structurală de sub urmele roţilor, estimată prin intermediul măsurării densităţii de masă şi măsurări de laborator a porozităţii în textura solului. Analiza morfologică a fost caracterizată folosind procentajul relativ al zonelor compactate (zone masive fără macropori vizibili) ale profilelor de sol eşantionate sub drumurile pe care au trecut roţile vehiculelor. Compactitatea solului a înregistrat variaţii mari sub drumurile vehiculelor, de la 0.25 la 0 m3m-

3 pentru porozitatea structurală, de la 100% la 0% pentru procentajul zonelor compactate. Porozitatea structurală depinde de tipul de trafic şi de operaţiile desfăşurate în câmp, de mărimea tractorului folosit în acest scop: efectul este mai pronunţat de exemplu, dacă se foloseşte la pregătirea patului germinativ un tractor de 5 Mg cu pneuri late umflate la presiunea de 80 kPa, decât dacă se foloseşte la însămânţare un tractor de 4 Mg cu pneuri înguste umflate la presiunea de 200 kPa şi la recoltare o combină de 10 Mg cu pneuri late umflate la presiunea 250 kPa. Porozitatea structurală descreşte liniar cu creşterea conţinutului de apă a solului la creşterea transportului pe sol. Procentul de zone compactate creşte pentru solul umed >0.15 g g-1 la recoltare, >0.16 g g-1 la însămânţare şi >0.21 g g-1 la pregătirea patului germinativ. Analiza morfologică indică faptul că schimbările de procentaj ale zonelor compactate se manifestă atât pe orizontală cât şi în profunzime (adâncime). Geometria zonelor afectate poate fi aproximată cu o semielipsă. Rezultatele articolului arată că metoda morfologică poate fi folosită pentru descrierea volumului de sol afectat de compactare sub influenţa condiţiilor de lucru din câmp. În fig. 19 şi 20 sunt redate două imagini după Richard et all (1999).

Fig. 22. Profilul solului folosit pentru descrierea stratului arat şi metodele de calcul ale

procentajului unor zone intens compactate (∆). : zone cu structură masivă şi cu macropori nevizibili: zonele ∆

27

Fig. 23. Profile de sol după trecerea combinei de recoltat sfeclă de zahăr. Compactarea severă a zonei (∆) a fost cauzată de roata tractorului care transporta sămânţa de sfeclă de zahăr (între punctele 21 si 24 din (a) şi între punctele 13 şi 17 în (b). Alte mici zone compactate care apar

în fig. 20 se datorează acţiunii utilajelor de arat

Wiermann et all (1999), arată că traficul maşinilor agricole grele poate cauza degradări structurale ale pământurilor arabile. Consecinţele sunt: suprafeţe agricole scoase din uz, restricţii asupra circulaţiei apei în sol, a oxigenului şi nutrienţilor la rădăcinile plantelor şi în final, reducerea producţiilor agricole. In cercetările efectuate de autori pentru determinarea stărilor de tensiune şi deformaţie în sol s-au folosit traductori de tensiune (SST) ataşaţi unui sistem de traductori de deplasare (DST). S-au folosit trei încărcări dinamice diferite cuprinse între 13.2 şi 25.3 kN, aplicate fiecare în două treceri pe un sol stabil nisipos lutos cu un coeficient de alunecare de 10%. În timpul primei treceri s-a calculat tensiunea principală cea mai mare (σ1), tensiunea medie normală (MNS) şi tensiunea de forfecare octaedrică (OCTSS), care au crescut semnificativ cu creşterea sarcinii dinamice. La a doua trecere, în contrast cu prima, exceptând tensiunea principală maximă (σ1), celelalte caracteristici nu au mai fost afectate de aplicarea sarcinii dinamice. Pe când deplasarea verticală a traductorului de deplasare în timpul primei treceri a fost mai mult decât dublă cu fiecare pas de încărcare dinamică, elementul de volum al solului de deasupra traductorului a fost deformat cu o rată

28

constantă de 25%, independent de încărcarea dinamică. Ca urmare, nu s-au înregistrat deformaţii verticale ale elementului de volum al solului induse de a doua trecere care să se adauge la mişcarea solului deja detectată. Se aşteaptă ca fenomenul de compactare a solului să continue în profunzime (la straturile mai adânci ale solului) cu cât încărcările pe roţi cresc şi cu cât creşte şi frecvenţa de trecere a roţilor maşinilor agricole. Ca o concluzie, reducerea încărcării pe roată şi evitarea repetării trecerilor roţilor prin acelaşi loc, pot contribui la un management mai bun al solurilor fermelor agricole. Pentru a completa rezumatul concluziilor, am selectat după Wiermann et all (1999), patru imagini foarte sugestive.

Fig. 24. Schema experimentală a măsurării combinate a stării de tensiune (SST) şi a stării de

deplasare relativă (DTS)

Fig. 25. Calculul deformaţiei verticale totale (TVS) pentru prima şi a doua trecere

29

Fig. 26. Deplasările pe verticală şi orizontală a SST, induse de o încărcare tridimensională şi o

suprapresiune în timpul primei treceri. Fiecare grafic prezintă o curbă pentru fiecare dintre cele patru răspunsuri

Fig. 27. Deplasările verticală şi orizontală a SST, induse de o încărcare tridimensională şi o suprapresiune în timpul celei de-a doua treceri. Fiecare grafic prezintă o curbă pentru fiecare

dintre cele patru răspunsuri

Pentru managementul fermelor agricole, indicaţii interesante se pot desprinde şi după Erkki (1999), care dă efectele arăturii superficiale asupra proprietăţilor fizice ale solului argilos şi asupra dezvoltării cerealelor de primăvară în veri secetoase şi umede, în sudul Finlandei. Se afirmă că în condiţiile nordice pe sol argilos, aratul superficial conduce la obţinerea unor producţii agricole mai mari decât atunci când se aplică aratul clasic, dacă fiecare vară este uscată (secetoasă). Pentru a permite extragerea unor concluzii clare, s-a lucrat cu experienţe pe termen lung: 1986 – 1990 pentru grâu de primăvară şi 1991 – 1995 pentru ovăz de primăvară, ambele pe un sol de tip argilos (Cambisol vertic), situat în sudul Finlandei. Obiectivul cercetărilor a fost de a clarifica factorii de calitate ai solului cu arătură superficială (6 cm) primăvara (SH) şi o arătură normală cu plugul într-un sol uscat–rezistent (25 cm) efectuat toamna şi cultivat în primăvară (CN). Între tratamente, diferenţa în volumul macroporilor

30

(diametrul echivalent între 30 şi 300 µm) de 0 – 20 şi 20 – 40 cm a fost neînsemnată. La adâncimea de 20 cm arătura superficială (SH) creşte numărul biporilor (0.2 – 1 şi > 1 mm), asociaţi cu râmele făcuţi de rădăcini şi densitatea rădăcinilor. Aratul superficial favorizează dezvoltarea în adâncime a rădăcinilor în timpul verilor timpurii. Nu este clară diferenţa între arătura superficială şi arătură normală în ceea ce priveşte aglomerarea rădăcinilor în sol. Numai după semănat, s-a observat că solul supus tratamentului SH a fost mai umed decât solul supus tratamentului CN. Cultivarea superficială de primăvară poate conduce la creşterea substanţială a producţiei (1.9 Mg/ha) şi a asimilării azotului de către cereale (48 kg/ha) dacă vara timpurie este uscată. Din rezultatele cercetărilor prezentate de Erkki (1999), sub formă grafică, am reţinut ca fiind interesante şi relevante pe cele conţinute în fig. 25 şi 26. Ambele reprezentări grafice scot în evidenţă superioritatea umidităţii în sol în cazul tratamentului prin arătură superficială.

Fig. 28. Conţinutul de apă în stratul 0 – 30 cm adâncime monitorizat în anii 1993 şi 1994.

Insămânţările s-au făcut la 5 mai în 1993 şi 7 mai 1994

Fig. 29. Evapotranspiraţia cumulativă în 1993 calculată din precipitaţii şi dintr-o medie a

monitorizărilor

Informaţii interesante privind efectele tensiunii uniaxiale asupra proprietăţilor fizice a patru tipuri de sol suedez apar în articolul scris de Etana et all (1999). Articolul prezintă rezultatele obţinute în cercetărilor desfăşurate în problema efectelor tensiunii uniaxiale şi conţinutului de

31

apă în timpul comprimării asupra gradului de compactare (D), definit ca densitatea de volum exprimată în procente din densitatea de volum de referinţă, precum şi asupra altor proprietăţi fizice care au fost investigate. S-au aplicat sarcini progresive de 25, 50, 100, 200 şi 400 kPa asupra unor eşantioane libere de sol, pentru soluri cu conţinut abundent şi îmbogăţite cu humus, argiloase ca şi pentru soluri lutoase nisipoase, în cadrul unor experimente de laborator. S-a constatat că D creşte aproximativ cu logaritmul tensiunii aplicate indiferent de conţinutul gravimetric de apă din timpul experienţelor. Indicele de comprimare al solului a arătat că susceptibilitatea de compactare a fost mai mare la solul argilos cu conţinut abundent de humus şi cu 30% mai mici pentru solurile argiloase îmbogăţite cu humus, chiar dacă aceste soluri au avut aproape acelaşi conţinut în argilă. Pentru solul lutos nisipos, D a avut cea mai mare valoare pentru eşantioane în stare uscată (conţinut de apă: 0.01 kg/kg). Tensiuni mai mari de 200 kPa au cauzat prăbuşirea structurii interne care a dus la scăderea accentuată a permeabilităţii la aer a solului, ceea ce conduce la consecinţe negative asupra dezvoltării plantelor.

Fig. 30. Gradul de compactare ca funcţie de tensiunea aplicată la diferite conţinuturi de apa

(W) şi tensiuni: A-argilă uşoară, B-argilă grea, C-argilă bogată în humus, D- lut nisipos

32

Fig. 31. Tensiunea uniaxială calculată ca putând fi aplicată argilei uşoare şi grea pentru a

produce gradul de compactare 87 la diferite conţinuturi de apă

Fig. 32. Gradul de compactare în funcţie de conţinutul de apă la momentul comprimării cu

diferite tensiuni axiale: A-argilă uşoară, B-argilă grea, C-argilă bogată în humus

33

Fig. 33. Tensiunea matricială în sol în funcţie de gradul de compactare (conţiuntul de apă,

kg/kg, la momentul compresiei este dat pe fiecare curbă): A-argilă uşoară, B-argilă grea, C-argilă bogată în humus

Fig. 34. Conductivitatea hidraulică saturată în relaţie cu porozitatea totală după compresie,

pentru mai multe cazuri: A-argilă uşoară comprimată cu conţinut de apă 0.26 kg/kg, B- argilă grea comprimată la un conţinut de apă 0.22 kg/kg, C –argilă bogată în humus comprimată cu

un conţinut de apă 0.64 kg/kg

Fig. 35. Permeabilitatea aerului la tensiunea de 10 kPa este legată de porozitate după

compresie prin diverse tensiuni axiale: A- argilă uşoară, B – argilă grea, C- argilă bogată în humus. W este conţinutul în apă (kg/kg) la momentul compresiei

Mele şi Carter (1999) prezintă un punct de vedere în problema impactului factorilor de conservare prin cultivare cu arătură a managementului agricol, asupra densităţii râmelor,

34

îmbătrânirii structurii şi abundenţei speciilor de râme. Studiul se referă la o zonă din sud-estul Australiei. Se apreciază că aplicarea de tratamente cu erbicide nu a avut influenţă asupra numărului de specii de râme. Pe de altă parte, aplicarea în toamnă a erbicidelor post-emergente, doi ani consecutiv, cu cantităţi duble celor recomandate, a fost asociată cu o creştere semnificativă a râmelor în sol (10 – 124%), în primăvara următoare. Pentru o descriere mai bună a stării solului în ceea ce priveşte conţinutul de apă, se recomandă lucrarea scrisă de Wendroth et all (1999). Subiectul cercetărilor a fost descrierea concentrată, analitică a stării de umiditate (conţinutului de apă) în sol, dată ca o predicţie în timp şi spaţiu a conţinutului de apă în câmp. Pentru a diminua efectul unor erori de măsurare şi al evaporării, s-au folosit ecuaţii deterministe combinate cu tehnici stochastice, numite Kalman-Filter. Aplicând tehnicile Kalman-Filter, calitatea predicţiei conţinutului de apă creşte considerabil. Dacă se notează cu θ conţinutul de apă în sol, qj densitatea fluxuui de apă, H presiunea hidraulică totală, t timpul, z adâncimea, atunci aplicându-se o simplă ecuaţie de bilanţ, se obţine:

,1 )( jtiti qtzHkzz −∆

∆∆

−∆=∆+ θθθ pentru θ≤ θ mac. (18)

Experienţele de laborator sugerează dependenţa:

θbaK += 10 . (19) Pentru a ţine seama de mişcarea de transport descendentă rapidă a apei s-a introdus o valoare de prag, notată θmac. Această valoare este mai mică decât conţinutul de apă la saturaţie θs. În predicţia Kalman-Filter, ecuaţia (18) conduce la:

( ) 2 10 10 ln(10)a bt

dP t HP b Qdt z

θ∆ = − + ∆ , (20)

unde: Q - densitatea spectrală a varianţei modelului. La fiecare pas, când o observaţie devine accesibilă, conţinutul de apă în sol prognozat este actualizat cu:

( )up p m pt t gt tKθ θ θ θ= + − , (21)

şi varianţa este actualizată cu:

( )up p 1t t gtP P k= − , (22) unde up, p şi m semnifică valoarea actualizarea, valoarea măsurată şi predicţia. Predicţia Kalman este dată de:

p

pt

gtt

PKP R

=+

, (23)

unde cu: R - s-a notat incertitudinea de măsurare. Wendroth et all (1999) prezintă rezultatele şi dau interpretările necesare. O’Sullivan et all (1999) prezintă o metodă simplă pentru estimarea compactării solului, prin intermediul unui model care permite utilizatorilor să exploreze unele dintre principalele

35

aspecte ale fenomenului de compactare. Modelul estimează densitatea de masă pe axa centrală longitudinală de trecere a roţii, plecând de la urmele disponibile ale acesteia în teren. Modelul foloseşte o metodă analitică de estimare a tensiunii în sol. Autorii propun mai întâi o formulă pentru calculul ariei petei de contact a roţii cu terenul pe care se deplasează. Pentru calculul ariei petei de contact a roţii cu solul, autorii propun:

1 2 3 / iA s bd s L s L p= + + , (24) unde: A - aria petei (suprafeţei) de contact (m2), L - încărcarea pe roată (kN), B - lăţimea secţiunii transversale a pneului (m), D - diametrul total al anvelopei (m), pi - presiunea de umflare a pneului (kPa), iar coeficienţii s1, s2 şi s3 sunt parametri empirici. O’Sullivan et all (1999), dau valori pentru aceşti parametri după cum urmează :

Valori empirice ale parametrilor din formula (24) parametrul suprafaţa rigidă suprafaţa moale

s1 0.04100 0.31000 s2 0.00000 0.00263 s3 0.61300 0.23900

O altă formulă pentru calculul suprafeţei de contact roată – cale de rulare, este dată de McKyes (1985):

bdAχ

= , (25)

unde: χ - este o constantă care ia valoarea 4 pentru suprafeţe rigide şi

2 pentru suprafeţe moi. În articol se discută asupra diverselor variante de calcul. O’Sullivan et all (1999), dau o formulă pentru estimarea tensiunii radiale, σr, la distanţa r de punctul de încărcare cu sarcina Q:

2

2

cos2r

Qr

ξξ θσπ

−

= , (26)

unde: ξ - factor de concentrare, θ - este unghiul dintre rază şi verticală. Factorul de concentrare ia valorile 3, 4, 5, sau 6, după cum suprafaţa este ideală (foarte tare), tare, sol stabil, respectiv sol moale. Se pun în evidenţă anumite limite în aplicarea formulei (26), cea mai tare fiind legată de faptuul că derivata formulei (26) presupune că coeficientul lui Poisson este 0.5, ceea ce implică invarianţa volumului. O altă limitare este dată de faptul că formula (26), circumstanţele în care aceasta este dedusă, presupun deformaţii mici, pe când acestea sunt mari, în sol apărând deformaţii remanente în timpul trecerii roţii. Cu aceste precizări, autorii reuşesc totuşi o estimare a tensiunii medii normale, definită ca media aritmetică a tensiunilor principale ale tensorului tensiunilor:

36

1 2 3

3p σ σ σ+ +

= , (27)

Consideraţii teoretico – empirice ale autorilor au dus la formula:

11 2 3ln

n

c z c A cσ ξσ

= − + , (28)

unde: z - adâncimea (m), A - aria suprafeţei de contact roată-cale de rulare (m2), Ξ - factorul de concentrare din formula (25), n - putând lua valorile 2 sau 3, după cum σn reprezintă σ2 sau σ3. Valorile constantelor c1, c2 şi c3 sunt date în tabelul de mai jos.

constanta 1

2

σσ

1

3

σσ

c1 5.30 4.66 C2 2.08 2.06 C3 0.21 0.32

Compactitatea solului este exprimată ca fiind raportul dintre densitatea părţii solide ρs de sol şi densitatea totală a solului (goluri şi solide), ρb:

s

b

ρνρ

= , (29)

definiţie care poate fi pusă în legătură, deşi nu total, cu cea dată de Hakansson şi Lipiec (2000). Compactitatea solului este apreciată în termenii VCL (virgin compression line), care este volumul specific maxim pe care îl poate avea solul la o valoare dată a tensiunii normale medii. Altfel spus VCL este rezultatul unei compresii izotrope fără deformări. Ecuaţia folosită în general în scopuri practice este:

ln( )nN pν λ= − , (30) unde: λn - indicele de compresie, N - volumul specific la presiunea p=1kPa. Volumul N depinde de conţinutul de apă al solului prin relaţia de gradul al doilea:

( )2N U V w C= − − , (31) unde: w - conţinutul gravimetric de apă, U, V şi C - coeficienţi constanţi pentru fiecare tip de sol, daţi, pentru lut nisipos şi argilă în tabelul de mai jos:

Constanta Lut nisipos Lut argilos U 2.4300 2.8130

37

V 0.0055 0.0218 C 11.2000 17.4000 pp 6.9180 5.9960 νp 1.5720 1.5570 PL 17.0000 26.0000

În acest tabel, νp şi pp sunt coordonatele punctului pivot, cu ajutorul cărora se calculează indicele de compresie:

pn

p

Np

νλ

−= . (32)

Fig. 36. Un model al saltului (ricoşetului) şi recompresiei în termenii volumului specific (ν) şi

tensiunii medii normale (p).

Fig. 37. Comparaţie între rezultatele modelului () şi rezultatele experimentale() pentru pneuri 16.9 R34 echipând tractor de 1200kG, umflată la presiunea de 50 kPa (stânga) şi

echipând tractor de 2470 kg, pneul fiind umflat la presiunea de 200 kPa.

38

Fig. 38. Comparaţie a condiţiilor iniţiale pe modelul teoretic () şi datele măsurate () pentru

un tractor care lucrează cu un plug de arat clasic

Fig. 39. Densitatea de volum în stare uscată estimată după modelul compactării pentru trei

pneuri spate : 600/65R38 (◊), 680/75R32 (∆) şi 800/65R32 (), comparate cu penul 16.9R38 (), montat standard pe un tractor de 5 Mg care a rulat pe lut nisipos

39

Fig. 40. Efectele estimate pentru o remorcă tandem (◊) şi o remorcă cu o singură axă (), fiecare cu capacitatea de 8 tone, comparate cu un tractor neîncărcat () pe un sol cu lut

argilos (stânga ) şi pe lut nisipos

Am selecţionat câteva reprezentări grafice ale rezultatelor teoretice şi fizice obţinute de O’Sullivan et all (1999), în cursul cercetărilor lor, utile pentru comparaţii şi verificări ulterioare. Trecerea tractoarelor cu şenile peste solul cu folosinţă agricolă, provoacă modificări ale proprietăţilor fizice ale acestuia. Utilizarea şenilelor de cauciuc au fost privite ca o soluţie de diminuare a efectelor negative a trecerii acestor tractoare pe terenul agricol. Rezultate privind compararea performanţelor tractoarelor echipate cu aceste tipuri de şenile, în ceea ce priveşte efectele în sol, sunt prezentate de Marsili et all (1998). Tractorul cu şenile de cauciuc este de tip CAT Challenger Ch35 (masa 10240 kg, presiunea medie de contact, 48 kPa), iar cel cu şenile de metal, FIAT FA 150 (13000 kg, presiunea medie de contact 50 kPa). Valorile medii ale rezistenţei la penetrare a solului peste care au trecut toate tractoarele (în stratul de adâncime 0 – 20 cm), sunt 2425 kPa pentru tractorul cu şenile de cauciuc şi 2415 kPa în cazul tractorului cu şenile metalice, densităţile medii de volum ale aceluiaşi sol fiind 1.52, respectiv 1.48 Mg/m3. Descreşterea macroporozităţii a fost (alungirea porilor), în stratul de adâncime 0 – 10 cm, a fost mai mare în cazul tractorului cu şenile de cauciuc (de la 10.6% la 4%) decât la tractorul cu şenile metalice (de la 10.6% la 7.3 %). În urma traficului celor două tractoare, conductivitatea hidraulică a scăzut şi cea mai mică valoare a fost găsită după una şi patru treceri ale tractorului cu şenile de cauciuc (1.5 şi 0.08 mm/h).

40

Fig. 41. Distribuţia macroporozităţii, în concordanţă cu diametrul echivalent al porului pentru pori regulaţi şi neregulaţi, sau lăţimea porilor alungiţi în stratul de sol de 0 – 10 cm adâncime

41

Fig. 42. Corelaţia între conductivitatea hidraulică şi alungirea porilor şi porozitatea totală în

sol la adâncimi cuprinse între 0 şi 10 cm

Fig. 43. Relaţia între rezistenţa la penetrare în sol şi macroporozitate la una şi mai multe

treceri ale tractorului echipat cu şenile de metal şi de cauciuc, la adâncimi cuprinse între 0 şi 10 cm

În ceea ce priveşte circuitul apei în sol sunt multe aricole care expun rezultate, cu ar fi cele elaborate de Lyon et all (1998) şi Mielke şi Wilhelml (1998). Mielke şi Wilhelml (1998) afirmă că în stratul de adâncimi cuprinse între 0 şi 76 mm (măsurat de la suprafaţa solului), se poduc cele mai multe transformări fizice. Se înregistrează diferenţe între densitatea de masă, conductivitatea hidraulică, rata permeabilităţii aerului şi apei, porozitatea, toate la adâncimea specificată mai sus şi numai conductivitatea hidraulică a marcat diferenţe la adâncimi cuprinse între 76 – 152 mm (ca o consecinţă a diferitelor tipuri de tehnologii agricole aplicate). De exemplu, Lyon et all (1998), afirmă că tehnologia cu minimum de lucrări fără arat, protejează solul la eroziune şi menţine o mai bună umiditate în sol. O comparaţie între compactările solului generate de tehnologiile de lucru cu minimum de lucrări (fără arat) şi convenţională, apare pentru două zone din Argentina după Taboda et all (1998). În articol, autorii afirmă că tehnologia “non-tillage” nu afectează semnificativ conţinutul de carbon organic din sol (8.8 la 10.7 g/kg în lut nisipos, şi 13.5 la 14,8 g/kg în huma argiloasă aluvionară), densitatea de masă (1.0 la 1.2 Mg/m3, şi până la 1.3 Mg/m3, respectiv), compactarea relativă (0.70 la 0.80, şi 0.70 la 0.85, respectiv) şi distribuţia mărimii

42

porilor în vecinătatea suprafeţei solului. Apare însă o semnificativă creştere a rezistenţei la penetrare de la 0.8 la 5.0 Mpa, observată la lutul nisipos, şi de la 1.9 la 3.2 Mpa, în aluviunile argiloase. Autorii atribuie această creştere a rezistenţei la penetrare nu compactării superficiale, ci întăririi pământului. Compactarea a fost găsită numai în argila nisipoasă supusă tehnologiei convenţionale, unde s-a găsit densitate de masă cu 0.1 - 0.17 Mg/m3 mai mare şi rezistenţa la penetrare cu 2.4 – 2.5 MPa, mai mare decât acelaşi sol tratat cu tehnologia „non-tillage”. Sub gazonul permanent al aluviunilor argiloase volumul porilor (>50 µm) este puţin mai mare (7 – 12%v) decât sub suprafaţa recoltată (2 – 7%). Macroporozitatea mai slabă nu se datorează managementului agricol, ci unor cauze genetice. Efectele traficului vehiculelor grele asupra proprietăţilor morfologice ale solului caracteristic tundrei se găsesc în lucrarea scrisă de Buchkina et all (1998). Astfel, microagregatele sunt complet distruse, chiar numai după o singură trecere a vehiculului. Porii mari din agregate dispar şi se formează pori slabi sau crăpături rezultate ale impactului mecanic al solului cu vehiculul. Transformarea în humus a reziduurilor plantelor este mai rapidă în solurile compactate decât în solurile neperturbate de trafic. Traficul şi urmările lui perturbă circulaţia conţinutului de carbon şi a apei în sol. Compactarea solurilor poate fi studiată şi din punctul de vedere al evoluţiei fenomenului la diferite tipuri de soluri, supuse aceleiaşi istorii de încărcare, în condiţii de laborator, aşa cum au procedat Sánchez – Girón et all (1998), care au prezentat rezultate pentru cinci tipuri de sol. Compresiunea eşantioanelor de sol s-a făcut într-o maşină de comprimare cu limitarea mişcării laterale. Eşantioanele de sol au avut formă cilindrică cu diametrul de 50 mm şi înălţimea de 20 mm şi au fost comprimate, având diferite conţinuturi de apă. Comprimarea s-a făcut cu viteză de încărcare constantă, control în deplasare, cu viteza de 0.83 mm/s.

43

Fig. 44. Variaţia coeficientului de porozitate relativă în funcţie de umiditate la diferite forţe de comprimare aplicate fiecărui tip de sol (A-lut nisipos, B-humus argilos-nisipos, C-humus, F-

argilă, Z, sol aluvial)

Procesul de compactare a fost oprit la diverse tensiuni: 50, 100, 200 şi 400 kPa. S-a contatat că, compactarea afectează grav permeabilitatea aerului. Pentru o tensiune dată de compactare forţa de comprimare creşte cu conţinutul de apă. Autorii dau şi o relaţie între rata de scădere a golurilor şi tensiunea aplicată, relaţie care se verifică pe rezultatele experimentale obţinute:

1 loge e c σ= − , (33) unde: e - coeficientul de porozitate al eşantionului de sol, σ - tensiunea de comprimare aplicată, e1 - coeficientul de porozitate iniţial, c - un coeficient numit coeficient de compresie. Acest coeficient variază cu coeficientul de plasticitate. Majoritatea probelor arată că coeficientul de porozitate relativ prezintă un minimum în funcţie de umiditate, la un conţinut

44

în jur de 20 – 25% (vezi reproducerile după articol, din fig. 45). Din punct de vedere managerial, dar şi din puctul de vedere al celor care studiază în special circuitul apei şi efectele acestuia în sol, sunt interesante rezultatele prezentate de Rao et all (1998 – 1,2). Fenomenul studiat este scurgerea apei infiltrate din precipitaţii dintr-un Alfisol într-o regiune semiaridă din India tropicală. Comparaţia este făcută pentru sisteme de tehnologii cu şi fără arătură. Pentru diferite tipuri de tratamente, autorii dau dependenţe grafice ca cele din fig. 46 şi 47. Se remarcă faptul că din punct de vedere managerial se încearcă multe variante de lucru (având în vedere toată bibliografia studiată), căutându-se realizarea unor tehnologii de lucru optimale, dar care nu sunt valabile pentru orice tip de sol, depind deci de tipul de sol şi de climatul în care se aplică.

Fig. 45. Relaţia dintre precipitaţiile cumulative şi scurgerea cumulativă şi infiltraţia ZTB (non

tillage with no cover – sistemul de tratament fără arat) – octombrie , 7, 1994, apă de ploaie total 147.5 mm

Fig. 46. Relaţia dintre precipitaţiile cumulative şi scurgerile cumulative pentru (ZTF (zero

tillage amended with farmyard manure - tratament fără arat completat cu săpat manual) şi ZTS (zero tillage amended with straw – tratament fără atar completat cu paie) – 10 octombrie 1994,

apă de ploaie total 147.5 mm

Autorii au obţinut o serie de relaţii empirice care leagă debitul de scurgere, Q, de debitul precipitaţiilor, P, şi acoperirea solului, SC. Astfel de relaţii s-au dedus pentru trei tipuri de tehnologii de lucru: ZTB (zero tillage with no cover), ZTF (zero tillage amended with farmyard manure) şi ZTS (zero tillage amended with rice straw). Relaţiile obţinute au forma:

45

: 0.546 0.062 2.386: 0.371 0.060 0.860: 0.249 0.038 0.067

ZTB Q P SCZTF Q P SCZTS Q P SC

= − −= − −= − −

. (34)

Reichardt et all (1998), abordează prin mai multe metode problema conductivităţii hidraulice şi o analizeayă critic. Autorii pleacă de la ecuaţia Darcy-Buckingham scrisă în forma:

( ) 1hq kz

θ ∂ = − ⋅ + ∂ , (35)

unde: q - densitatea fluxului de apă în sol, h - presiunea apei din sol dată de înălţimea de refulare, z - coordonata pe verticală, K - conductivitatea hidraulică, θ - conţinutul de apă în sol. Ultima paranteză reprezintă gradientul potenţialului de refulare hidraulic:

1H h z hz z z z

∂ ∂ ∂ ∂= + = +

∂ ∂ ∂ ∂. (36)

În continuare, în articol se discută şi sunt aplicate metodele lui Hillel, Libardi şi Sisson, comparându-se şi cu date reale obţinute prin măsurare. Pentru dependenţa conductivităţii hidraulice de cantitatea de apă din sol, s-a acceptat forma concretă:

( )0 0expK K γ θ θ = − − , (37) unde: θ0 şi K0 sunt valorile iniţiale ale variabilelor respective, θ şi K. Pentru expresia conductivităţii hidraulice ca funcţie de cantitatea de apă din sol, se găsesc o serie de expresii empirice, exprimate tabelar pentru diverse adâncimi. Oydele şi Aina (1998) au prezentat problema eroziunii solurilor, mai ales din perspectiva schimbărilor climatice care pot conduce la deşertificarea pe zone largi în Europa. Abordarea largă, prin măsurarea mai multor parametri: cantitatea de precipitaţii, temperatura, umiditatea, compoziţia solului în pietriş, nisip, aluviuni, argilă, densitatea de masă, pH, conţinutul în materie organică, carbon şi alţii, încearcă să surprindă cei mai buni parametri pentru a descrie starea de eroziune a solului. Binenţeles, aceşti parametri se leagă cu producţiile agricole, prin relaţii empirice şi se fac în timp, pe câţiva ani, dând fenomenului de eroziune una dintre dimensiunile sale cele mai importante, timpul. Deşi interesează mai puţin sau de loc în modelele noastre, trebuie semnalat că, la nivel european există reţele de urmărire a anumitor caracteristici ale solului. Conţinutul de materie organică în sol este unul dintre parametrii propuşi pentru studiu în cadrul unei astfel de reţele, cum arată Powlson et all (1998). Reţeaua are membri în multe ţări din Europa – Marea Britanie (10), Germania (12), Suedia (2), Ungaria (9), Polonia (2), Cehia, Rusia, Olanda, Danemarca, Belgia, dar există şi zone mari unde încă reţeaua nu s-a instalat: peninsula Italică, peninsula Iberică, peninsula Balcanică, zone mari care aşteaptă astfel de colaborări. Problema transportului de căldură şi de apă în sol este tratată critic de Parlange et all (1998), relaţiile expuse fiind, probabil utile pentru crearea unui model matematic care să integreze şi aceste importante aspecte ale proceselor care se desfăşoară în sol. Conform autorilor, problema cuplată a transportului căldurii şi apei în sol, a fost tratată în fizica solului şi în

46

hidrologie, dar nu a existat o comparaţie suficientă a fluxului de apă sub formă de vapori cu date experimentale. După Parlange et all (1998) densitatea fluxului de căldură în sol este dată de:

( )0h v pl mq T Lq c T T qλ ρ ρ= − ∇ + + − , (38) unde: qh - densitatea fluxului de căldură (W/m2), λ - conductivitatea termică (W/mK), T – temperatura (grade Kelvin K), Ρ - densitatea de masă a apei (Kg/m3), L - căldura latentă de vaporizare a apei (~2.45·106 J/kg), cpl - căldura specifică a apei stare lichidă (4182 J/kgK), T0 - o temperatură arbitrară de referinţă (K) (autorii iau în calcul temperatura de 25ºC), qv - fluxul vaporilor de apă (m/s), qm - fluxul total de umiditate (m/s), care este egal cu suma dintre fluxul de vapori qv, ql - fluxul de apă lichidă după Philip de Vries (1958). Pentru conductivitatea termică se propune forma Philip de Vries (1963):

0

0

n

i i ii

n

i ii

k X

k X

λλ =

=

=∑

∑, (39)

unde: Xi - fracţia volumică a fazei i (cuarţ, alte solide, materie organică, apă sau aer), λi - conductivitatea termică a fazei i. Indicele 0 corespunde fazei continue, care este considerată a fi apa pentru pământul umed, şi aerul pentru pământul uscat. Se presupune k0 = 1, iar pentru i strict superior lui 0:

3

1 0

1 1 13

ii j

jk gλ

λ=

= + −

∑ , (40)

unde gj este un factor de formă, cu proprietatea că g1+g2+g3=1. Umiditatea totală va fi:

m l vq q q= + , (41) în care fluxul de fluid este:

l l Tlq D D T Kθ θ= − ∇ − ∇ − , (42) unde: θ - conţinutul volumetric de umiditate, Dθl - difuzivitatea izotermă a lichidului (m2/s), DTl - difuzivitatea termică a lichidului (m2/sK), K - conductivitatea hidraulică (m/s), după Philip de Vries, (1957). Difuzivitatea izotermă a lichidului este:

47

lD Kθψθ

∂=

∂, (43)

unde: ψ – potenţialul (m). Difuzivitatea termică a lichidului se obţine din fluxul dat de schimbările suprafeţei tensiunii provocate de schimbarea temperaturii:

TlD Kγψ= , (44) unde: γ - schimbarea relativă a suprafaţei tensiunii σ în raport cu temperatura:

1 ddTσγ

σ= . (45)

Relaţia variabilelor ψ şi K cu θ este definită de van Genuchten (1980), ecuaţia pentru ψ şi Brooks şi Corey pentru K. Fluxul de vapori este exprimat de formula:

expv vsg

RTψρ ρ =

, (46)

în care: ρvs - densitatea vaporilor de apă saturaţi la o temperatură dată, g - acceleraţia gravitaţională, R - constanta gazelor. Atunci fluxul de vapori poate fi împărţit în partea izotermă condusă de gradientul conţinutului de umiditate şi o parte termică condusă de gradientul de temperatură:

v v Tvq D D Tθ θ= − ∇ − ∇ , (47) unde: Dθv şi DTv sunt difuzivităţi aproximative. Conform modelului lui Philip şi de Vries, pentru difuzia vaporilor, aceşti coeficienţi sunt exprimaţi după formulele:

, a v vsv Tv a

l

aD g dD D aDRT dTθ

α ν ρ ρψ ηα νρ θ

∂= =

∂, (48)

unde: a - conţinutul volumic în aer, α - factorul de tortuozitate, Da - difuzivitatea vaporilor de apă în aerul rămas, ν - un factor al masei de fluid, care se ia 1. Termenul η este un factor care ţine seama de vaporii care se mişcă prin spaţiul disponibil din pori, datorită abilităţii vaporilor de apă de a condensa pe una dintre feţele porului şi a se evapora pe cealaltă. În plus, se ţine seama de creşterea gradientului temperaturii în porii individuali relativ la gradientul temperaturii în volum. La partea experimentală descrisă de Parlange et all (1998), se mai adaugă câteva relaţii matematice pe care le reţinem în eventualitatea aplicării la modele viitoare. Ecuaţia conservării fluxului de energie este:

48

hTD qt

∂= −∇⋅

∂, (49)

unde: C - capacitatea calorică a solului, T - timpul. Integrând ecuaţia (49) pe intervalul de interes, se obţine:

( ) ( )

( ) ( )

10

0 010 7710 7

0 1 0 110 7

( ( )) ( ( ))

( ) ( )

pl v pl vz zz z

pl plz z

T T TC dz L C T T q L C T T qt z z

C T T q C T T q

λ λ ρ ρ

ρ ρ

= == =

= =

∂ ∂ ∂ = − − − + + − − + − + ∂ ∂ ∂

+ − − −

∫

(50) în care partea stângă reprezintă energia schimbului net de căldură, iar termenii din partea dreaptă reprezintă schimbul dat de conducţie, schimbul dat de fluxul de vapori şi schimbul dat de fluxul de fluid. Integrarea s-a făcut pe intervalul de adâncime cuprins între 7 şi 10 cm, ales în concordanţă cu adâncimea stratului de sol în care s-au efectuat măsurătorile. Integrând şi ecuaţia bilanţului de masă, se obţine:

[ ] [ ]10

10 7 10 77 l l v vdz q q q qtθ∂

= − + −∂∫ , (51)

unde membrul stâng este schimbul net în conţinutul de umiditate şi primul termen din membrul drept este schimbul dat de fluxul de fluid, iar al doilea de fluxul de vapori. Pentru fluxul masic de vapori se poate folosi formula lui Fick:

v v vq D ρ= − ∇ , (52) unde: qv - fluxul masic al apei sub formă de vapori, Dv - un coeficient de difuzie, ρv - densitatea apei sub formă de vapori în aerul din sol. Transportul apei care include convecţia este descris de :

vv v a vq D u

Zρ ρ∂

= − +∂

, (53)

unde: ua - viteza aerului în sol. Aerul din sol conţine şi vaporii de apă, astfel încât ua este viteza volumului mediu. Pentru a deriva ua, se pleacă de la ecuaţia de continuitate:

( ) ( ) 0g a a aut Z

ε ρ ρ∂ ∂+ =

∂ ∂, (54)

unde: ρa - densitatea aerului din sol, εg - fracţia volumică a fazei gazoase,

49

Z - coordonata verticală măsurată în jos începând de la suprafaţa solului. Relaţia care completează modelul matematic este ecuaţia de stare a unui gaz perfect:

a aP R Tρ= , (55) unde: Ra - constanta gazelor pentru aer, P – presiunea, T - temperatura absolută. Înlocuind (55) în (54) şi integrând se obţine:

0

1 m z gaa g am z

a

Tu dmT t t

ερε ρρ

=

=

∂ ∂= − ∂ ∂

∫ , (56)

unde: εg - fracţia volumică ocupată de faza gazoasă, z0 - adâncimea la care ∂T/∂t=0. Acesta este aparatul matematic folosit de Parlange et all (1998) în explorarea problemei transportului de căldură şi masă în sol. Šimůnek et all (1998), prezintă un set de ecuaţii care descrie mişcarea cu simetrie radială izotermă Darcian într-un mediu izotrop variabil saturat rigid poros. Ecuaţia care descrie această mişcare este:

1 h h KrK Kt r r r z z zθ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ = + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

, (57)

unde: θ - conţinutul volumetric de apă în sol (adimensional sau m3m-3), h - înălţimea de refulare, K - conductivitatea hidraulică (m/s), r - coordonata radială (m), z - coordonata pe verticală (m), t - timpul (s). Proprietăţile hidraulice ale solului nesaturat analizat de Šimůnek et all (1998) sunt descrise de ecuaţiile:

( )( ) 1( )

1r

e mns r

hS hh

θ θθ θ α

−= =

− +, (58)

2

10.5( ) 1 1

m

ms e ek K S Sθ

= − −

, (59)

unde: Se - conţinutul efectiv de apă (adimensional), Ks - conductivitatea hidraulică la saturaţie (m/s), θr şi θs - reprezintă conţinutul de apă reziduală şi saturată (adimensional sau m3m-3), α (m-1) şi n (adimensional) fiind parametri empirici.

50

Conform celor spuse de Šimůnek et all (1998), parametrii care descriu fenomenul sunt următorii cinci parametri: θr , θs, α, n şi Ks. În continuare autorii au descris o soluţie inversă plecând de la o funcţie parametrică ce trebuie minimizată. Un studiu interesant asupra relaţiei dintre rezistenţa la penetrare, densitatea de masă şi umiditatea solului, este publicat de Mapfumo şi Chanasykl (1998). Am reţinut câteva reprezentări grafice foarte interesante, pentru dependenţa rezistenţei la penetrare de densitatea de masă a solului şi de conţinutul volumetric de apă. Pentru trei tipuri de soluri, autorii dau reprezentările grafice pe care le-am reprodus în fig. 48, 49 şi 50. Se observă că, creşterea densităţii produce creşterea rezistenţei la penetrare, fără excepţii. Creşterea umidităţii nu generează convingător creşterea rezistenţei la penetrare. De altfel, la o valoare mare a umidităţii, solul devine noroios şi rezistenţa la penetrare scade aproape de zero. Autorii lucrează într-un interval de umiditate destul de restrâns, interval legat de optimumul stabilit de specialişti pentru lucrările agricole.

Fig. 47. Variaţia rezistenţei la penetrare (MPa) a argilei nisipoase cu densitatea de masă

(Mg/m3) şi cu conţinutul volumetric de umiditate (m3/100m3).

51

Fig. 48. Variaţia rezistenţei la penetrare (MPa) a argilei cu densitatea de masă (Mg/m3) şi cu conţinutul volumetric de umiditate (m3/100m3).

Fig. 49. Variaţia rezistenţei la penetrare (MPa) a argilei, cu densitatea de masă (Mg/m3) şi cu

conţinutul volumetric de umiditate (m3/100m3).

Un rezultat pe care îl reţinem în vederea unei eventuale valorificări la verificarea unor rezultate ale modelelor care urmează să fie construite în cadrul proiectului, este dat sub formă grafică de Kuczewski şi Piotrowska (1998), iar în acest material apare în fig. 51. Cel mai interesant aspect conţinut în această reprezentare a rezultatelor măsurărilor este creşterea compactităţii cu viteza de lucru, fenomen, care ar trebui să apară şi în copactarea produsă de traficul maşinilor agricole pe roţi.

52

Fig. 50. Valori medii ale măsurărilor efectuate pentru organe de lucru înguste (pentru lucrările solului), cu înclinarea la 30º, 45º, 60º, pentru valori ale rezistenţei solului de 300, 600 şi 900

kPa şi două viteze de lucru: 0.5 şi 1.7 m/s.

Un material foarte interesant în ceea ce priveşte modul în care sistemele de lucrări ale solului influenţează densitatea de masă şi rezistenţa la penetrare a solului, este publicat de Unger, Jones (1998). Solul pe care s-au făcut înregistrările este destinat culturilor de grâu pe teren secetos, cereale şi sorg, pentru care tehnologia cu arătură superficială (SMT) sau fără arătură (NT) sunt bine adaptate.

Fig. 51. Comparaţia între variaţia densităţii solului cu adâncimea pentru diferite tehnologii de

lucru.

53

Fig. 52. Comparaţia între variaţia densităţii solului cu adâncimea pentru diferite tehnologii de

lucru.

Fig. 53. Variaţia rezistenţei la penetrare cu adâncimea pentru ambele tehnologii de lucru (SMT şi NT) şi pentru diverse culturi: grâu (W), sorg (S) şi pentru ogor necultivat (ţelină, pârloagă)

54

Fig. 54. Variaţia rezistenţei la penetrare (media pentru metodele de lucru ale solului), pentru diverse culturi.: WSF grâu-sorg-ţelină; CW-grâu continuu; WF, grâu-ţelină (ogor necultivat)

Fig. 55. Variaţia rezistenţei la penetrare a solului cu adâncimea în sistemul de rotaţie a

culturilor grâu – sorg – ogor nearat

55

Fig. 56. Variaţia conţinutului de apă în sol în funcţie de adâncime pentru sol cultivat cu grâu,

sorg şi pentru ogor nearat

Fig. 57. Variaţia rezistenţei la penetrare în sol cu cultură de sorg arat pe mirişte acoperită cu

resturi vegetale şi fără arătură.

56

Fig. 58. Variaţia conţinutului de apă în sol în funcţie de adâncime, în sol cultivat cu sorg arat

pe mirişte acoperită cu resturi vegetale şi fără arătură.

Regimul apei în solul unei culturi de orz, lucrat pe termen lung cu sisteme de arat reziduale, conduce la rezultate interesante, după Singh et all (1998). Autorii au folosit pentru calculul profilului de apă la o adâncime dată, formula:

1

n

z vi ii

TSW T=

= Φ ⋅∑ , (60)

unde: TSWz - creşterea apei (mm) prezente la adâncimea z (mm) a solului,

1

n

ii

z T=

= ∑ , unde Ti este grosimea stratului de sol (mm), indexat cu indicele i, Φi este conţinutul

volumetric de apă stratul de sol i (m3m-3), iar n este numărul de straturi în care a fost împărţit profilul de sol. Pentru scopurile noastre am reţinut informaţia cuprinsă fig. 60 şi 61, care dau variaţia conţinutului în apă pe profilul de sol.

Fig. 59. Profilul apei în sol în 15 iunie 1988 (a) şi în 2 august 1988.

57

Câteva relaţii interesante de calcul pentru agregatele de sol, demne de reţinut, sunt prezentate de Mbagwu şi Bazzoffi (1998). Pentru indicele de detaşare a unui agregat de sol, Torri propune în 1987 formula:

d d

s s

AdA

r

FDF

ψψ= = , (61)

unde: D - indicele de detaşare (de spargere prin căderea ploii), Fd - forţa de detaşare, Fr - forţa de rezistenţă, ψd - tensiunea totală de tăiere a picăturii de ploaie, ψs - coeziunea, Ad - măsura suprafeţei agregatului pe care acţionează ψd, As - măsura suprafeţei agregatului, pe care acţionează ψs. Energia de detaşare a agregatului dată de ploaie, după Mbagwu şi Bazzoffi (1998), este:

( ) ( )2

10.5 /

n

i bi

D MV W W=

= −

∑ , (62)

unde: D - indicele de detaşare (J/kg), M - masa unei picături de apă (kg), V - viteza finală a picăturii de apă (m/s), n - numărul de picături de apă aplicate, Wi - masa iniţială a agregatului de sol (kg), Wb - masa fracţiunilor de agregat rămase în sită (kg). În funcţie de compoziţia chimică autorii au găsit formule care leagă indicele de detaşare de caracteristicile agregatelor de sol:

1.61(FeO) 0.13(MgO) 2.07D = + − , (63) în care formulele chimice între paranteze rotunde reprezintă procentul substanţei în agregat. Autorii mai dau şi alte formule de acelaşi tip. Un studiu interesant al unei probleme de transport de anioni în sol este semnalat de Vogeler et all (1998). Îl reţinem pentru aparatul matematic folosit, ecuaţii de convecţie-dispersie ce simulează transportul anionilor. Autorii consideră un regim de mişcare staţionar, unidimensional al apei printr-un sol uniform (omogen şi izotrop, probabil), precum şi transportul unei soluţii conservative care nu intră în reacţie cu apa transportată. Ecuaţia de transport, este, în acest caz:

2

2f f fC C C

Dt z z

ν∂ ∂ ∂

= −∂ ∂ ∂

, (64)

unde: Cf - concentraţia soluţiei în sol (mol m-3), t - timpul, z - adâncimea (m), D - coeficientul de dispersie (m2s-1),

58

ν - viteza medie a apei prin pori definită ca q/θe, unde q este densitatea de flux Darcy (ms-1) şi θe este conţinutul efectiv volumetric de apă (m3m-3). Se presupune că dispersia hidrodinamică mult mai mare decât difuzia longitudinală moleculară şi că D este aproximat prin: D λν= , (65) unde: λ - dispersivitatea (m). Notând t cu I/q, unde I este infiltrarea cumulativă (m), ecuaţia (64) se poate scrie sub forma:

2

2f f f

e

C C CI z z

θ λ∂ ∂ ∂

= −∂ ∂ ∂

. (66)

Dacă θe este găsit ca fiind mai mic decât conţinutul de apă volumetric măsurat θt, acest fapt va indica existenţa unei cantităţi de apă în sol, care nu participă la transportul soluţiei. Vogeler et all (1998) notează această cantitate de apă prin θx, definită ca diferenţa θt - θe . Mişcarea soluţiei este, ca o consecinţă a ecuaţiilor (65) şi (66), funcţie de infiltraţia cumulativă, mai exact că timpul este independent de viteza de mişcare a apei în pori şi depinde numai de θe, λ şi I. Această absenţă a dependenţei de timpul real este faptul că ambele mişcări de difuzie moleculară, laterală şi longitudinală, sunt neimportane în termenii efectelor observabile ale transportului soluţiei. Condiţiile la limite şi iniţiale sunt foarte importante pentru rezolvarea problemei: se consideră că la momentul iniţial solul nu conţinea soluţie şi atunci când I=0 concentraţie fluxului se schimbă la C=C0 în soluţia infiltrată. La o anumită adâncime L, există interesul de a realiza anumite concentraţii ale fluxului şi soluţiei reziduale, Cf şi Cr, respectiv, ca funcţii de infiltraţia cumulativă. Atunci aceste soluţii sunt în mod necesar de forma:

( )1 1

0 2 2

, 1 1erfc exp erfc2 2

2 2

f e e

e e

I IL LC I L LC

I I

θ θλ

λ λθ θ

− + = +

, (67)

şi

( )( )

2

12

12

12

, 1 erfc exp 4, 22

1 exp erfc

2

r ee

r e

ee

e

e

e

II zzC z I I

IC zI

Izz I z

I

θθλπθ λ

λ θθ

θλ λθ λ

λθ

− −− = + − ∞ + − + +

(68)

59

unde Cr(z,∞), este concentraţia soluţiei reziduale după o cantitate efectivă infinită de soluţie de concentraţie C0 dizolvată. Se notează:

0( , ) , daca

( , ) , daca

r t e

er t e

t

C z C

C z

θ θθ θ θθ

∞ = =

∞ = >. (69)

Al doilea model matematic care apare în lucrarea scrisă de Vogeler et all (1998), este modificarea fenomenului mobil/imobil CDE (convection – dispersion equation). În acest model apa efectivă din sol, θe, este împărţită în două domenii: “apa mobilă”, θm, şi “apa imobilă”, θi. Astfel, conţinutul total de apă este: θt = θm+ θi+ θx. Pentru transportul soluţiilor care nu reacţionează între ele în starea de mişcare, ecuaţia de transport pentru regiunea mobilă a fost propusă de Tillman (1991):

( )2

2 2m m m m

m i m i m iC C C Cq D q C Ct z z z

θ β θ αθ∂ ∂ ∂ ∂= + − − −

∂ ∂ ∂ ∂, (70)

unde: Cm şi Ci se referă la concentraţiile soluţiei reziduale în regiunile mobile şi, respectiv imobile, β - dispersivitatea în faza mobilă (m), α - coeficientul de transfer “difuzional” pentru schimbul de soluţie între regiunile mobile şi cele imobile (h-1), D - coeficientul de difuzie moleculară a soluţiei în sol (m2h-1) dat de relaţia:

203.5i tD Dθ= , (71)

D0 fiind coeficientul de difuzie în volumul de soluţie. De exemplu, pentru o soluţie de MgCl2, acest coeficient are o valoare estimativă de 3.6·10-6 m2h-1 după Robinson şi Stokes (1959). Ecuaţia de transport a soluţiei pentru regiunea imobilă este:

( )2

2i i

i m iC CD C Ct z

α∂ ∂= + −

∂ ∂. (72)

Ecuaţiile (70) – (72) pot constitui o cale de rezolvare a problemei mobil/imobil CDE (convection – dispersion equation), care au fost rezolvate numeric folosind o procedură similară cu cea descrisă de Tillman şi alţii 1991. Pentru perioadele fără influx (sau aflux), q a fost considerat nul în ecuaţia (70). Vogeler et all (1998) nu dau şi soluţiile numerice ale problemelor expuse, ci numai câteva rezultate grafice obţinute în urma unor măsurări. Se reţine că, experimental, λ a avut valori între 25 şi 43, θt între 0.431 şi 0.478, q între 2.9 şi 13 mmh-1, α = 0.04 h-1, β = 20 mm. Una dintre problemele care au devenit de maximă importanţă în urma fenomenelor care produc modificări climaterice importante şi activităţilor economice, este problema eroziunii solurilor agricole, un mod foarte evident de manifestare fiind deşertificarea. Un spaţiu larg este destinat unor articole pe această temă (Soil & Tillage Research). Ameliorarea acestor fenomene devine o problemă importantă pentru managementul solurilor agricole, prin urmare este de dorit şi crearea unui cadru matematic pentru descrierea problemei şi investigarea unor aspecte mai puţin clare. Pentru început şi elaborarea unor măsuri şi eventuale periodicităţi ale intensităţii fenomenului sunt importante. Una dintre lucrările care se înscrie în acest registru este cea scrisă de Hussein (1998). Oricum important este că dacă nu acum, în viitorul apropiat în modelele matematice vor trebui să intre şi parametri care descriu eroziunea. Hussein (1998)

60

expune rezultate în această direcţie folosind un instrument cu ajutorul căruia se poate face o estimare a potenţialului de eroziune a apei într-o zonă. Instrumentul folosit de Hussein pentru evaluarea potenţialului de eroziune al apei este USLE, definit prin: A RKLSCP= , (73) unde: A - cantitatea medie anuală de teren pierdut la hectar (t/ha), R - factorul de erozivitate al precipitaţiilor (Mj ha-1 mm h-1), K - factorul de erodabilitate al solului (th MJ-1 mm-1), L - factorul de lungime al pantei, S - factorul de frământare al terenului, C - un factor de acoperire managerială, P - un factor de susţinere a aplicării. Autorul explică, în cazul său concret cum a evaluat factorii care apar în formula (73) şi reuşeşte să întocmească hărţi locale (Nordul Irakului) ale fenomenului de eroziune. În acelaşi număr al revistei (Soil & Tillage Research), un alt articol scris de Kløve (1998) se ocupă de aceeaşi problemă a eroziunii solurilor. Un număr al revistei (Soil & Tillage Research), este dedicat aproape în întregime problemei eroziunii solurilor. În acest număr al revistei se remarcă lucrarea scrisă de Kuznetsov et all (1998) care oferă un interesant model matematic al detaşării solului de către fluide. În acelaşi număr se face o sinteză interesantă a principalelor fenomene care degradează solurile, Auerswald şi Kutilek (1998).

Evaluarea stadiului actual al problemei Controlul problemei Tipul problemei

cauze impact orientari Sol standard

Tehnologie corespunzatoare

Acceptare generală

Compactare şi deteriorarea structurii

Cunoscute Reversibil la suprafaţă; ireversibile in subsol

In creştere Partial disponibil

disponibilă Nu

Eroziunea majoritatea cunoscute

Pe şantier: ireversibile; In afara santierului: reversibile

In creştere Pe santier: disponibile; In afara santierului: indisponibile

disponibilă Nu

Poluarea solului Organice: cunoscute Anorganice: necunoscute

+/- reversibile; Ireversibile

In creştere; In creştere

Disponibil; Partial indisponibil

Disponibilă; nedisponibilă

Nu; nu

Consumarea solului, urbanizare

cunoscute ireversibile In creştere disponibil disponibilă Nu

Datele din tabelul de mai sus formează un tablou foarte sintetic al fenomenelor care atacă solul agricol şi în baza acestuia autorii afirmă că multitudinea distrugerilor care afectează solul interacţionează parţial, necesitând introducerea unui concept holistic (de ansamblu, care să acopere un domeniu cât mai larg de fenomene care participă la această ofensivă împotriva solului) de protecţie. Cercetătorii în domeniul ştiinţelor solului au de înfruntat şi controlul slab al deciziilor în domeniul politic, decizii care de multe ori pun bazele distrugerilor de diverse tipuri ale solului. Se pune accent deosebit pe colaborarea internaţională în domeniu, deoarece nu este posibilă rezolvarea crizei la nivel strict local, pe termen lung, factorii de atac din afară constituind un permanent pericol concret al oricăror remedieri locale realizate. Deciziile politice satisfac scopuri pe termen scurt, în timp ce efectele negative ale acestora acţionează pe termen lung. Un alt aspect interesant, care trebuie luat în consideraţie într-un model de ansamblu al solului este şi acela al irigaţiilor şi efectelor acestora. Poulovassilis et all (1998) expun contribuţiile la

61

studiul bilanţului de apă şi energie într-un profil de sol irigat. Densitatea de flux de căldură în sol, unidimensională este dată de formula:

TGz

λ ∂= −

∂, (74)

unde: G - densitatea fluxului de căldură [W/m2], λ - conductivitatea termică aparentă a solului [W/(moC)], T - temperatura în sol (oC), z - coordonata pe verticală (m), 0 corespunzând suprafeţei solului. Folosind ecuaţia de continuitate, combinată cu (74), conduce la ecuaţia:

vT TCt z z

λ∂ ∂ ∂ = ∂ ∂ ∂ , (75)

unde Cv este capacitatea calorică volumetrică a solului [Jm-3 oC-1]. Se notează:

v

DCλ

= , (76)

difuzivitatea termică aparentă a solului (m2s-1), presupunându-se că este constantă, mai precis independentă de timp şi de adâncime. Cu aceste precizări, ecuaţia (76) ia forma:

2

2

T TDt z

∂ ∂=

∂ ∂. (77)

Ecuaţia (77) se poate rezolva prin metoda separării variabilelor, atunci când condiţiile la limite şi iniţiale sunt date. Considerând variaţia periodică zilnică a temperaturii (cazul simplu sinusoidal), soluţia ecuaţiei (77) se poate da sub formă de serii Fourier (van Wijk, 1966):

1( , ) exp sin

2 2

M

m j jj

j jT z t T C z j t zD Dω ωω φ

=

= + + +

∑ , (78)

sau (Cautenet şi alţii, 1986):

1( , ) exp cos sin

2 2 2

M

m j j jj

j j jT z t T C z A j t z B j t zD D Dω ω ωω ω

=

= + + + +

∑ , (79)

unde: Tm - media temporală a temperaturii solului, Cj - amplitudinea celei de-a j-a armonici (oC),

jφ - unghiul de fază al armonicii j, ω - frecvenţa unghiulară (pulsaţia, în radiani, raportul 2π/P, P fiind perioada unui ciclu fundamental – pentru variaţia zilnică, 24 de ore), Aj, Bj - coeficienţii Fourier pentru armonica j, j - numărul de armonice considerate.

62

Metoda gradientului termic (74) este direct aplicabilă atunci când λ este cunoscut sau determinat, prin derivarea soluţiei (78) sau (79). λ poate fi estimat folosind relaţia (76), dacă se cunosc D şi Cv. Cv poate fi obţinut prin măsurarea densităţii solului, umidităţii solului şi fracţiilor volumice ale constituenţilor solului în acord cu ecuaţia lui de Vries (1966):

01.92 2.51 4.18v mC f f θ= + + , (80) Cv definit de (80), fiind dat în MJm-3 oC-1, unde f0 este fracţia volumică de materie organică şi θ este conţinutul volumetric de apă sol. Difuzivitatea poate fi estimată în concordanţă cu diferite metode (de exemplu Horton şi colab., 1983), dacă temperatura poate fi măsurată la diverite adâncimi în sol. Metoda integralei temperaturii este o altă formă a ecuaţiei de continuitate (75) şi poate fi folosită conform expresiei:

2 2 1 1

2 1

( ) ( )Q t Q tGt t

−=

−, (81)

unde: Q - cantitatea de căldură înmagazinată (acumulată, stocată) într-un strat de sol cuprins între adîncimile z1 şi z2, calculată în timp după formula:

2

1

( ) ( )z

vzQ C z T z dz= ∫ . (82)

Dacă pentru ecuaţia (77) se consideră condiţiile la limită:

0(0, ) sin( )mT t T T tω= + , (83) şi

( , ) mT t T∞ = , (84) atunci soluţia ecuaţiei (77) se dă în acord cu (Jackson şi Kirkham, 1958):

0( , ) exp sin2 2mT z t T T z t z

D Dω ωω

= + +

, (85)

unde: T0 - amplitudinea suprafeţei undei de temperatură. Difuzivitatea termică aparentă poate fi exprimată explicit sub forma:

2

2 1

1

2

2ln

z zDAA

ω

− =

, (86)

unde: A1 - amplitudinea la z1 şi A2 este amplitudinea la z2.

63

Pentru estimarea lui D folosind ecuaţia fazei, şi cu (12), se obţine:

22 11

2z zD

tω− = ∆

, (87)

unde: ∆t = t2-t1 este intervalul de timp real între apariţiile măsurate ale temperaturilor maxime în sol la adâncimile z1 şi z2. Calcule utile se pot face plecând de la datele tabelate de Poulovassilis et all (1998):

Difuzivitatea termică aparentă (cm2 h-1)

Amplitudinea (cm2 h-1) Faza (cm2 h-1) Combinaţii z1 – z2 01-06-93 01-08-93 01-06-93 01-08-93

2 - 5 6.200 2.762 4.297 4.297 2 – 10 8.323 6.330 4.889 7.639 2 - 20 10.972 9.594 9.669 11.628 5 - 10 10.166 13.232 5.305 11.937 5 – 20 12.579 14.018 11.937 17.189 10 - 20 14.121 14.438 21.221 21.221 Date interesante sunt prezente de Poulovassilis et all (1998) şi sub formă grafică. Am selecţionat pe cele din fig. 61 – 65.

Fig. 60. Variaţia umidităţii şi capacităţii volumetrice de căldură pe profilul de sol, în două zile

selectate.

64

Fig. 61. Variaţia în timp a temperaturii, măsurată şi predicţia teoretică la adâncimi diferite

Fig. 62. Comparaţii între datele empirice şi rezultatele teoretice (determinate prin metoda gradientului de temperatură), în termenii fluxului de căldură la adâncimile de 2 şi 10 cm, 1

august 1993

65

Fig. 63. Comparaţii între datele empirice şi rezultatele teoretice (determinate prin metoda gradientului de temperatură), în termenii fluxului de căldură la adâncimile de 2 şi 10 cm, 1

iunie 1993

Matematizarea (modelarea matematică) a managementului agricol trebuie să ţină seama de caracterul aleator a multora dintre parametrii proceselor agricole. Practic, aproape toţi parametrii implicaţi în aceste procese au, într-o măsură mai mare sau mai mică, un caracter aleator. Pentru aceste motive, deşi mult mai costisitoare şi mai greu de formulat, rezolvat şi interpretat, modelele matematice care abordează managementul agricol capătă treptat şi caracter stochastic. Modele de acest tip au fost deja elaborate în lucrări scrise de Rădulescu M., Rădulescu C. (2006) şi Kuznetsov et all (1998). Kuznetsov et all (1998) demonstrează caracterul aleator a multora dintre parametrii de bază ai lucrărilor agricole mecanizate, în timp ce Rădulescu M., Rădulescu C. (2006) prezintă în model şi parametri economici, de performanţă ai managementului agricol. În alte lucrări, scrise de Krasnicenko (1964) şi Şandru (1983) se dau rezistenţe specifice la lucru în sol, pe categorii de lucrări sau de maşini de lucrat solul. În alte lucrări, de exemplu Toma et all (1978) şi Şandru (1982), se dau coeficienţi de rezistenţă ai solului la lucru corespunzători unităţii de lăţime de lucru. În opinia noastră aceste caracteristici de rezistenţă ale solului, specifice fiecărei maşini agricole ar trebui să poată fi calculate cu ajutorul unora dintre caracteristicile solurilor: densitatea, rezistenţa la penetrare, tensiunea de precompresie, coeziunea, etc., toate ţinând seama de tipul solului şi de umiditate. Concluzii Materialul parcurs şi expus, permite extragerea unor concluzii utile pentru dezvoltarea modelelor matematice ale lucrărilor proiectului. Se desprind trei direcţii principale în care se pot focaliza cunoştinţele acumulate în acest studiu: − formarea unui tablou de bază (fără a avea pretenţia de completitudine) a descrierii stării

solului, ca entitate complexă biologică, chimică şi fizică (deşi biologicul le implică pe ultimele două);

66

− extragerea unor elemente de management modern în ceea ce priveşte agricultura, pe plan mondial;

− obţinerea unor informaţii extrem de utile, în ceea ce priveşte fenomenul de compactare, care are foarte multe implicaţii în aspectele cantitative şi calitative ale recoltelor, dar şi în aspecte legate de probleme de mediu.

Un tablou al parametrilor care descriu starea solului Starea unui sol cu utilizare agricolă este mai greu de descris decât cea a unui sol folosit în exploatări industriale, miniere sau în construcţii, deoarece mulţimea parametrilor implicaţi este mult mai mare, în plus apărând o serie de parametri biologici, ca şi o serie de parametri care descriu fluxul unor substanţe solide, lichide sau gazoase în sol. Parametrii care descriu starea unui sol cu folosinţă agricolă se pot clasifica în trei categorii: parametri fizici, parametri chimici şi parametri biologici. Parametrii fizici la rândul lor conţin o serie de parametri mecanici şi parametri fizici de altă natură decât cea mecanică. Aceştia din urmă pot fi: de natură termodinamică (temperatura, parametri ce descriu surse termice, etc.), radioactivă (care ar descrie activitatea eventualelor surse radioactive în sol), electromagnetică (diverse conductivităţi sau rezistivităţi care dau informaţii asupra altor proprietăţi ale solului), eventual alte specii. Tip Parametri Subtip parametri Parametri

Mecanici -densitatea de masă; -porozitate; -tensiunea mecanica; -gradul de compactitate; -conductivitatea hidraulică; -permeabilitatea la apă; -permeabilitatea la aer; -rezistenţa hidraulică; -porozitatea; -cantitatea de apă sol; -coeziune; -unghi de frecare internă; -parametri de erodabilitate de diverse tipuri (apă, vânt, etc.)

Termodinamici -temperatura în sol -conductivitate termică;

Electromagnetici -rezistenţa electrică; Radioactivi

FIZICI

Altii -umiditatea (continut de apa) CHIMICI -conţinutul în carbon organic;

-conţinutul în azot; -conţinutul în oxigen; -conţinutul în fosfor; -pH;

BIOLOGICI -conţinutul în biomasă (râme şi alte specii); -conţinutul în materie organică în descompunere;

Relaţiile dintre parametrii care caracterizează solul sunt, în general, de natură empirică, la acest rezultat contribuind din plin faptul că solul nu este un mediu omogen şi nici izotrop.

4.2. Direcţii curente în managementul solului agricol Managementul solului agricol a primit şi continuă să se modifice accelerat în urma evenimentelor extrem de importante care se petrec la scară mondială. Dacă primele modificări au fost făcute de necesitatea de a creşte producţiile agricole, fapt impus de creşterea populaţiei, tot aceasta a impus mai târziu apariţia agriculturii intensive, apoi, ţinând seama de intemperii şi de caracterul aleator al unor evenimente meteorologice, crearea şi cultivarea unor noi specii de plante, modificate până la nivel genetic, astăzi cauzelor mai vechi legate de necesitatea creşterii producţiei li se adaugă fenomene generatoare noi cu adevărat grave. Printre acestea

67

menţionăm: criza energetică generală, criza mediului (la care exploatarea agricolă intensivă contribuie pe multiple planuri), o anumită criză a biologicului, adică a involuţiei sistemelor biologice, care includ omul, criză manifestată în apariţia unor boli noi generate de managementul alimentar ales cu zeci de ani în urmă şi, poate nu în cele din urmă, marea criză morală a omenirii, care conduce la consecinţe extrem de grave în ceea ce priveşte mediul şi ceea ce ţine de acesta. Printre disputele generate de unele dintre cauzele de mai sus, este remarcabilă cea legată de tipurile de tehnologii de prelucrare a solului fără lucrări de arat (“no tillage”) sau tehnologii cu minimum de lucrări, tehnologii cu periodicitate de un anumit număr de ani (lucrări de arat grele sau normale aplicate la patru ani sau la un alt număr de ani). Tehnologii de lucru moderne au fost un subiect extrem de discutat la toate nivelele începând din anii 1990. Interesant este că în funcţie de caracteristicile solului şi caracteristicile climaterice ale diverselor zone, tehnologiile noi se pot aplica sau nu. Un alt aspect interesant este acela că tehnologiile de lucru cu minimum de lucrări (sau fără arături), protejează solul împotriva eroziunii şi menţine o umiditate mai bună în teren. De asemenea nu se remarcă întotdeauna creşteri periculoase ale compactării, în cazul aplicării acestor tehnologii.

4.3. Caracteristici ale compactării solului

Fenomenul de compactare a solului este unul dintre fenomenele implicate în aproape toate fenomenele desfăşurate în sol: creşterea plantelor (prin limitarea sau permisivitatea dezvoltării în adâncime a rădăcinilor), fluxul de apă în sol, fluxul de gaze şi substanţe nutritive în sol, fluxul de material biologic în sol. Porozitatea solului este în directă legătură cu gradul de compactare, iar o măsură de multe ori folosită pentru caracterizarea stării de compactare este densitatea de masă a solului. Materialul parcurs demonstrează necesitatea definirii unei caracteristici independente de tipul solului a compactităţii solului. Cea mai utilizată măsură a compactităţii unui sol este densitatea de masă a acestuia, dar porozitatea poate reflecta în mare măsură gradul de compactitate a solului. Apare astfel noţiunea de grad de compactitate, care este definită în diverse lucrări pornind de la parametri fizici diferiţi. O astfel de definiţie este dată de Hakansson şi Lipiec (2000), având la bază densitatea de masă a solului, iar o alternativă la această definiţie este formulată de O’Sullivan et all (1999), pornind de la densităţile de masă ale unora dintre componentele solului. Pe de altă parte, există aparate care măsoară gradul de compactare, numite compactometru. O măsură a tasării sau compactării se obţine şi cu ajutorul penetrometrului, care măsoară forţa de rezistenţă a solului la penetrare. Altfel spus, starea de tensiune în sol dă şi ea o măsură a gradului de compactare sau tasare. Microsoft Encarta Encyclopedia (2002) defineşte noţiunea de compactare pentru diferite domenii: ştiinţele solului-agricultură, construcţii civile, geologie, mineralogie. În domeniul solurilor de uz agricol, Microsoft Encarta Encyclopedia defineşte compactarea ca fiind o rearanjare a particulelor solului odată cu creşterea densităţii şi reducerea porozităţii. Rezultă că între compactare, densitate de masă, porozitate, tensiune în sol, rezistenţa la penetrare, în primul rând, sunt legături foarte strânse. Rezultă că modelele matematice care sunt implicate în aceste fenomene trebuie să-şi poată racorda rezultatele, în cazul puţin probabil în care modelele s-ar putea unifica.

4.4. Modele şi software gratuite în domeniul ştiinţelor solului Datorită dezvoltării intense a ştiinţelor solului în ultimii câţiva zeci de ani, o serie de universităţi şi institute, ca şi unele firme, au pus la dispoziţie pe site-uri de pe reţeaua internet multe programe care rezolvă diverse probleme de management agricol şi de mediu legate de agricultură, referindu-ne numai le ceea ce priveşste subiectul nostru. În special, trebuie menţionate produsele software americane, gratuite, utile fie pentru aplicaţii practice (în măsura

68

în care se pot da toate datele necesare), fie utile pentru noi dezvoltări ale soluţiilor diverselor probleme şi verificarea acestora. Un set de programe gratuite se găsesc, de exemplu pe site-ul www.irimet.net. Acest site conţine produse software gratuite, recomandate de grupul WMO, expert în managementul datelor agrometeorologice. Printre produsele software puse la dispoziţie se numără baze de date, produse care rezolvă probleme de soluri, modelarea producţiilor agricole, climă, regimul pluviometric şi irigaţii, vizualizare şi legare geoinformaţională.

4.5. Funcţii de pedotransfer utilizate în modelarea agricolă În modelarea agricolă, atunci când o parte din parametrii caracteristici unui anumit proces nu se pot măsura direct, se utilizează aşa numitele funcţii de pedotransfer care îi calculează pronind de la parametri de sol măsuraţi în mod direct. În continuare vor fi prezentate câteva funcţii de pedotransfer utilizate de programul MOSTA dezvoltat în cadrul acestui proiect.

4.5.1. Estimarea indirectă a funcţiilor de pedotransfer din datele accesibile despre soluri la scară mică

4.5.1.1. Curba de reţinere a apei din sol Curba de reţinere a apei din sol ( este calculată utilizând ecuaţia van Genuchten în formă apropiată:

( )( )

−

∗+∗−+=

n

nrsr

11

11

ψαθθθθ

(4.5.1.1)

unde θr, θs, α, n – parametri. MOSTA utilizează două metode de estimare a acestor parametri utilizând date accesibile de sol: a) algoritmul indirect propus în baza de date HYPRES a proprietăţilor hidraulice la scară Europeană: θs = 0.7919 + 0.001691*C – 0.29619*D -0.000001491*S2 + 0.0000821*OM2 + 0.02427*C-1 +

0.01113*S-1 + 0.01472*ln(S) – 0.0000733*OM*C – 0.000619*D*C – 0.001183*D*OM – 0.0001664*topsoil*S

α = exp [ -14.96 + 0.03135*C + 0.0351*S + 0.646*OM +15.29*D – 0.192*topsoil – 4.671*D2

– 0.000781*C2 – 0.00687*OM2 + 0.0449*OM-1 + 0.0663*ln(S) + 0.1482*ln(OM) –0.04546*D*S – 0.4852*D*OM +0.00673*topsoil*C ]

n = 1 + exp [ -25.23 – 0.02195*C + 0.0074*S – 0.1940*OM + 45.5*D – 7.24*D2 + 0.0003658*C2 + 0.002885*OM2 –12.81*D-1 – 0.1524*S-1 – 0.01958*OM-1 – 0.2876*ln(S) – 0.0709*ln(OM) – 44.6*ln(D) – 0.02264*D*C + 0.0896*D*OM + 0.00718*topsoil*C ]

θr = 0.01

unde

C - conţinutul de argilă (%),

S - conţinutul de praf (%),

D - densitatea aparentă (g cm-3),

69

OM - conţinutul de materie organică (%). topsoil - o variabilă switch care are valorile 1 pentru stratul de la suprafaţă şi

0 pentru subsol.

θ - umiditatea din sol (g/g)

Ψ - presiunea hidrostatică a apei din sol (cm).

b) algoritmul indirect propus în proiectul IMPEL dezvoltat pentru predicţia la scară europeană a schimbărilor în utilizarea terenului datorită schimbărilor climatice: θs = (1 - D / dens) / D α = 0.796442 - 0.004 * S - 0.00493 * C - 0.22595 * D - 0.20016 * D * OM / C n = 1.501855 - 0.00108 * Z - 0.00042 * S - 0.00036 * C + 0.001263 * OM - 0.07834 * ln(C) -

0.01863 * ln (S) - 0.03123 * ln (D) - 0.02576 * D * OM / C θr

= 0

Z - conţinutul de nisip (%), dens - densitatea particulelor de sol (pentru soluri anorganice ≈ 2.64 g cm-3). Algoritmul IMPEL utilizează un punct de adaptare pentru curba de reţinere a apei din sol corespunzătoare coeficientului de higroscopicitate Mitscherlich (Ψhyg= 10 4.7). Prin urmare, dacă umiditatea măsurată din sol la Ψhyg este θhyg, atunci diferenţa între umiditatea calculată din sol şi cea măsurată (θhyg) este calculată cu:

( ) hyg

n

nhyg

s θψα

θδ −

∗+∗=

−1

1

11

(4.5.1.2)

Curba corectată de reţinere a apei din sol este atunci:

( )( )

( )hyg

n

nhyg

s ψψδ

ψαθθ

loglog

11

11

∗−

∗+∗=

−

(4.5.1.3)

Perechile (θ − Ψ) calculate pe tot domeniul umidităţii din sol între saturaţie şi coeficientul de higroscopicitate Mitscherlich utilizând ecuaţia (4.5.1.3) ar putea fi utilizate pentru derivarea parametrilor unei ecuaţii van Genuchten în formă apropiată utilizând algoritmi standard pentru fitarea funcţiilor nelineare. Ambele metode HYPRES şi IMPEL furnizează ecuaţii de regresie valide pentru tot domeniul claselor de textură, fără să ia în considerare efectele structurii solului asupra curbei de reţinere a apei din sol. Următorul pas în dezvoltarea metodelor indirecte de estimare a curbei de reţinere a apei din sol este dezvoltarea unei abordări similare valide pentru combinaţiile de clase ale texturii şi structurii solului.

4.5.1.2. Conductivitatea hidraulică saturată Conductivitatea hidraulică saturată este calculată utilizând ecuaţia propusă de Ahuja:

70

[ ] 4.32.2923 fcssatK θθ −∗= (4.5.1.4) unde Ksat - conductivitatea hidraulică saturată (cm zi-1), θs - umiditatea saturată din sol (cm3 cm-3) θfc - conţinutul de apă la capacitatea de câmp (cm3 cm-3)

4.5.1.3. Conductivitatea hidraulică nesaturată MOSTA estimează conductivitatea hidraulică nesaturată utilizând varianta Mualem a ecuaţiei van Genuchten în formă apropiată (ec. 1) pentru curba de reţinere a apei din sol:

nm 11−=

Prin urmare, conductivitatea hidraulică nesaturată este calculată din una dintre ecuaţiile:

21

11

Θ−−∗Θ∗=

m

mlsatKK (4.5.1.5)

sau

( )[ ] ( ) ( )[ ] ( )2

21

1

1+∗

−

∗+

∗−∗+∗= lmn

nmn

satKKψα

ψαψα (4.5.1.6)

Ecuaţia (4.5.1.5) este utilizată pornind de la umiditatea relativă:

rs

r

θθθθ

−−

=Θ (4.5.1.7)

iar ecuaţia (4.5.1.6) este utilizată dacă sunt luate în considerare valorile presiunii hidrostatice a apei din sol (Ψ). În ecuaţiile (4.5.1.5) şi (4.5.1.6) "l" este un parametru empiric. HYPRES calculează "l" utilizând următorul algoritm:

( )( )λλ

exp1exp1

+−

=l (4.5.1.8)

λ = 0.0202 + 0.0006193 * C2 - 0.001136 * OM2 - 0.2316 * ln(OM) - 0.03544 * D * C +

0.00283 * D * S + 0.0488 * D * OM 4.5.1.4. Coeziunea solului

Tabelul 1 prezintă evaluarea indirectă a coeziunii solului (Horn şi Fleige, 2000) pe baza claselor de textură şi structură a solului. Valorile coeziunii solului au fost estimate pentru două nivele de potenţial matricial al apei din sol corespunzând la pf = 1.8 şi pf = 2.5. Clasele de textură a solului respectă Clasificarea germană a texturii solului (figura 64). Clasele de structură a solului sunt: grăunţoasă (sin), coezivă (coh), prismatică (pri), poliedrică (pol), subangulară (sub) şi glomerulară (cru).

71

Tabelul 1 Valori pentru coeziunea solului corespunzătoare la două valori pentru potenţialul

matricial al apei din sol (pf = 1.8 şi pf = 2.5) (clasele de structura solului respectă clasificarea germană a texturii solului)

C(kPa) Textura solului

Structura solului pF=1.8 pF=2.5

X sin 0 0 Ss, Su 2-4 sin 8 12

Sl 2-4 sin 8 10 Slu coh/pri 12 14

pol 15 18 St 2-3 coh/pri 13 15

pol 20 23 Uu, Us sin 2 4

Us coh/pri 10 15 cru 8 12

Ut 2-4 coh/pri 12 26 Uls pol 18 20

sub/cru 44/40 50/45 Lu coh/pri 10/12 15

pol 16 18 sub/cru 34 44

Ls 2-4 coh/pri 10 14 Lts pol 19 26

sub/cru 26/22 38/33 Lt 2-3 sin 1 2

coh/pri 15 26/34 pol 30 41 sub 46 66

Tu coh/pri 32 45 pol 40 70 sub 45 40

Tt sin 0 0 Tl, Tt coh/pri 30/40 34/45 Ts 2-4 pol 50 60

sub 50 70

72

Fig. 64. Clase de textură a solului conforme cu Clasificarea germană

4.5.1.5. Unghiul de frecare internă Tabelul 2 prezintă evaluarea indirectă a unghiului de frecare internă "χ" (Horn şi Fleige) pe baza claselor de textură şi structură a solului. Valorile coeziunii solului au fost estimate pentru două nivele de potenţial matricial al apei din sol corespunzând la pf = 1.8 şi pf = 2.5. Clasele de textură a solului respectă clasificarea germană a texturii solului (figura 1).

Tabelul 2 Valori pentru unghiul de frecare internă (χ) corespunzătoare la două valori ale

potenţialului matricial al apei din sol (pf = 1.8 şi pf = 2.5) (clasele de structura solului respectă clasificarea germană a texturii solului)

χ (o) Textura solului

Structura solului pF=1.8 pF=2.5

X sin 25 26 Ss, Su 2-4 sin 26 28

Sl 2-4 sin 30 32 Slu coh/pri 34 37

pol 39 41 St 2-3 coh/pri 38 40

pol 41 43 Uu, Us sin 29 30

Us coh/pri 35 39 cru 37 40

Ut 2-4 coh/pri 35 37 Uls pol 35 38

sub/cru 40/43 42/45 Lu coh/pri 30/35 32/36

pol 35 37 sub/cru 38/39 40/46

Ls 2-4 coh/pri 22/25 31/33

73

Lts pol 30 35 sub/cru 36/38 39/42

Lt 2-3 sin 19 23 coh/pri 28/32 36/38 pol 36 40 sub 39 43

Tu coh/pri 22/28 30/32 pol 30 34 sub 36 42

Tt sin 16 20 Tl, Tt coh/pri 24/32 38/42 Ts 2-4 pol 44 48

sub 48 56

4.5.1.6. Sarcina de precompresie Valorile sarcinii de precompresie, care corespund tranziţiei între proprietăţile elastice şi plastice ale solului, sunt calculate (Horn şi Fleige, 2000) utilizând diferite ecuaţii de regresie în funcţie de clasele de textură a solului şi de variabilele independente prezentate în tabelul 3. Ecuaţiile de regresie obţinute sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 3 Parametrii de sol utilizaţi ca variabile independente în ecuaţiile de regresie care

prognozează sarcina de precompresie

Variabile independente Simbol U.M. Densitatea aparentă D gcm-3

Capacitatea pentru aer Lk1.8, Lk2,5 Vol-% Capacitatea pentru apă disponibilă (pF 1,8-4,2) nFK1.8, nFK2.5 Vol-% Capacitatea pentru apa nedisponibilă plantelor (pF>4,2)

TW Vol-%

Conductivitatea apei saturată kf (cms-1)103

Materia organică org Wt-% Coeziunea c1.8, c2.5 kPa Unghiul de frecare internă χ1.8, χ2.5 Degree

La o valoare kf > 300 cm/d sau < 1 cm/d, calculul este continuat cu 500 cm/d şi respectiv 0,5 cm/d

74

Tabelul 4 Calculul sarcinii de precompresie (Pv) prin regresii liniare multiple pentru diferite grupe

de textura solului la pF 1.8 şi pF 2.5 Grupa de textură a

solului Regresie

Ss, Su, Slu, Sl, St2

Pv1.8 = Pv2.5 =

438.10 D – 0.0008 (χ)3 – 3.14 TW – 0.11 (nFK1.8)2 – 465.60 410.75 D – 0.0007 (χ)3 – 3.41 TW – 0.35 (nFK2.5)2 – 384.71

St3, Ls Pv1.8 =

Pv2.5 =

169.30 D –29.03 (MO)0.5 + 6.45 kf +32.18 log (c) – 9.44 χ + 27.25 sin (TW) + 119.74 log (nFK1.8) + 19.51 89.50 D –23.99 (MO)0.5 – 2.89 kf +125.76 log (c) – 1.14 χ + 26.90 sin (TW) – 51.46 log (nFK2.5) – 77.25

Uu, Us, Uls, Ut2, Ut3

Pv1.8 =

Pv2.5 =

374.15 D –4.10 MO + 3.38 LK1.8 – 1.58 (kf)-0.5+ 1.79 c +1.09 TW – 6.37 (χ)0.67 + 0.088 (nFK1.8)2 – 472.77 460.71 D –20.33 MO + 9.08 LK2.5 – 2.38 (kf)-0.5+ 2.86 c + 4.50 TW – 20.96 (χ)0.67 + 0.304 (nFK2.5)2 – 610.62

Lu, Ut4, Lt2, Ts4

logPv1.8 =

logPv2.5 =

0.843 D – 0.544 (kf)0.33 – 0.022 TW + 7.03 (c)–1 + 0.024 -0.015 nFK1.8 + 0.725 0.844 D – 0.456 (kf)0.33 – 0.026 TW + 12.88 (c)–1+ 0.003 -0.016 nFK2.5 + 1.419

Lt3, Tu, Lts, Ts2, Ts3, Tl, Tt

Pv1.8 =

Pv2.5 =

4.59 D –1.02 MO – 16.43 (kf)0.33 + 0.31 TW - 1.57 nFK1.8 +3.55 c + 1.18 χ – 18.03 70.65 D – 0.55 org - 7.01 (kf)0.33 + 1.32 TW - 1.08 nFK2.5 +1.72 c + 1.05 χ – 100.94

Sarcinile de precompresie ar putea fi transformate în clase de sarcină de precompresie pe domeniul de la "foarte scăzut" la "extrem de ridicat" (tabelul 5).

Tabelul 5 Clasificarea domeniilor sarcinii de precompresie (de la foarte scăzut până la extrem de

ridicat)

4.5.1.7. Factorul de concentraţie

Pentru a primi informaţii despre abilitatea specifică unui orizont legată de compensarea sarcinii, este necesară cunoaşterea factorului de concentraţie vk pentru grupe diferite de textură a solului. Determinarea factorului de concentraţie vk ca o măsură a transmiterii presiunii este realizată cu ecuaţia lui Newmark:

+

=

12

log

2

z-00log

vk

zr

σσσ

(4.5.1.9)

unde:

Clasificare Clase de valori Sarcina de precompresie (kPa)

Foarte redusă 1 <30 Redusă 2 30-60 Medie 3 60-90 Mare 4 90-120 Foarte mare 5 120-150 Extrem de mare 6 >150

75

σ0 - aria de contact sau presiunea solului (sarcina normală la suprafaţă) (kPa); σz - presiunea pe adâncimea z (kPa); r - raza suprafeţei de contact a pneului (suprafaţa de încărcare), calculată ca şi rază echivalentă

razei unui cerc (cm) z - adâncimea solului (cm). Pentru σz, următoarea ecuaţie provine din ecuaţia 4.5.1.9. :

+

−σ=σvk

0z

12

zr

11 (4.5.1.10)

Tabelul 6 prezintă factorul de concentraţie pentru principalele grupe de textură a solului ca funcţie de raza echivalentă a suprafeţei de contact a pneului, presiunea efectivă a solului (încărcare) la partea superioară a respectivului orizont şi sarcina de precompresie a unui orizont. La aceeaşi textură a solului şi aceeaşi rază echivalentă a suprafeţei de contact a pneului, ca şi la încărcări comparabile la partea superioară a respectivului orizont de sol, factorul de concentraţie scade cu creşterea sarcinii de precompresie. Aceasta înseamnă că orizontul devine mai stabil. La aceeaşi sarcină de precompresie şi la o încărcare în creştere la partea superioară a unui orizont, valoarea factorului de concentraţie creşte. Cu cât creşte raza echivalentă a suprafeţei de contact a pneului, cu atât scade valoarea factorului de concentraţie la aceeaşi valoare pentru sarcina de precompresie şi creşterea încărcăturii.

Tabelul 6 Valori medii ale factorului de concentraţie vk pentru principalele grupe de textura solului: nisip, praf şi argilă, în funcţie de raza echivalentă a suprafeţei de contact a

pneului, sarcina de precompresie a orizonturilor de sol şi presiunea efectivă a solului ρ0 în partea superioară a respectivului orizont la pF 2.5

Praf Praf Argilă Nivelul

precompresiei Nivelul precompresiei Nivelul precompresiei

Raza suprafeţei de contact a pneului

(cm)

Suprafaţa de contact

sau presiunea

solului (kPa)

2-3 4 5 6 2-3 4 5 6 2-3 4 5 6

<100 4.1 3.7 2.1 2.0 3.8 3.3 3.1 2.8 4.0 3.7 2.9 2.8 100-150 4.3 3.8 3.1 2.3 4.3 3.5 3.5 - 4.7 4.0 3.3 2.8 150-200 4.5 3.9 3.4 2.5 4.7 3.8 3.8 - 4.8 4.3 3.6 3.0

< 10

>200 4.7 4.2 3.8 2.9 5.0 - - - 4.9 4.5 3.9 3.1 <100 3.4 3.3 2.6 - 3.7 3.1 2.7 2.7 4.1 3.6 2.8 2.7

100-150 3.6 3.4 2.8 - 3.9 3.3 3.2 - 4.3 3.8 3.3 3.0 150-200 3.7 3.5 2.9 2.8 4.3 3.5 - - 4.5 3.9 3.6 -

10-15

>200 3.9 3.7 - - 4.8 3.8 - - 4.8 4.4 3.8 - <100 3.0 2.6 2.3 - 3.2 3.2 2.9 2.7 4.0 3.6 - -

100-150 3.3 2.7 2.4 - 3.5 3.3 3.0 - 4.2 3.7 - - 150-200 3.5 3.0 2.6 - 3.7 3.6 - - 4.3 3.9 - -

15-20

>200 3.7 3.1 2.8 - 4.2 - - - 4.5 4.0 - - 20-25 <100 2.5 2.3 2.1 - 3.0 2.9 2.7 2.6 3.7 3.5 3.0 2.8

100-150 2.9 2.7 2.5 - 3.2 3.1 2.9 - 3.9 3.5 - - 150-200 3.4 3.0 2.7 - 3.7 3.5 - - 4.0 3.5 - - >200 3.6 3.3 2.9 - 3.9 - - - 4.1 3.6 - -

- = nedefinită deoarece aceste combinaţii de valori nu există sau sunt rare în condiţii naturale

76

4.5.1.8. Efectul încărcării asupra Indicelui de porozitate Pentru valori de încărcare care depăşesc sarcina de precompresie, Horn şi Fleige au derivat ecuaţii de regresie care prognozează indicele de porozitate din valorile de încărcare. Ecuaţiile de regresie depind de clasa texturală (tabelul 7).

Tabelul 7 Ecuaţia de regresie care prognozează indicele de porozitate (ε ) din valori de încărcare

Textura solului pF Humus Regresia Tt, Tu2, Lt3, Ts2 1.8 <5 -0.28 Log(P) + 1.38 2.5 <5 -0.24 Log(P) + 1.31 Ts4, Lt2, Tu4, Tu3, Lts 1.8 <5 -0.24 Log(P) + 1.14 2.5 <5 -0.23 log(P) + 1.12 Tt, Lt 1.8 5-15 -0.246 Log(P) + 2.24 2.5 5-15 -0.131 Log(P) + 1.35 Tt, Lt 1.8 >15 -0.478 Log(P) + 3.80 Uu, Us, Ut2, Ut3, Uls 1.8 <5 -0.30 Log(P) + 1.38 2.5 <5 -0.31 Log(P) + 1.45 Sl, Slu, Su3, Su4, St2 1.8 <5 -0.17 Log(P) + 0.99 2.5 <5 -0.20 Log(P) + 1.06 Ls, St3 1.8 <5 -0.108 Log(P) + 1.15 2.5 <5 -0.102 Log(P) + 1.14 Ss, Su2 1.8 <5 -0.14 Log(P) + 0.96 2.5 <5 -0.16 Log(P) + 0.99

4.5.1.9. Efectul încărcării asupra Permeabilităţii de Aeraţie Încărcările care depăşesc sarcina de precompresie a unui sol, conducând la deformaţii ireversibile, reduc porii grosieri “instabili“ în diametru şi volum. Conductivitatea de aeraţie kl va scădea în general. Calculul conductivităţii de aeraţie (kl) poate fi realizată cu o ecuaţie de regresie fie liniară, fie neliniară (Tabelul 8):

( ) 110log +∗= bc

bkl

0)log(1 aLoadac +∗=

Tabelul 8 Ecuaţii de regresie pentru determinarea conductivităţii de aeraţie în funcţie de

încărcătura care depăşeşte sarcina de precompresie (pF 1.8 şi 2.5)

Textura solului pF Regresie SS, Su2 Datorită experimentului nu ar putea fi gasită nici o scădere Sl, Slu, Su3, Su4, St2 pF 1.8

pF 2.5 -4.85 log (ρn)+ 16.42

-16.59 log (ρn) * 49.43 Uu, Us, Ut2, Ut3, Uls pF 1.8

pF 2.5 b = 5; al = -19.57; a0 = 50.74

14.68 log (ρn) + 44.92 Ts4, Lt2, Tu4, Lts pF 1.8

pF 2.5 b = 20; al = -41.59; a0 = 76.45 b = 0.1; al = -20.70; a0 = 51.18

Tt, Tu2, Lt3, Ts2 pF 1.8 pF 2.5

b = 2; al = -7.97; a= = 17.00 b = 0.5; al = -4.99; a0 = 12.75

77

4.5.2. Calculul densităţii aparente a profilulul de sol luând în considerare diferite încărcări la suprafaţa solului În absenţa datelor de câmp, profilul densităţii aparente a solului pentru un sol care nu a avut niciodată o încărcare la suprafaţă este calculată utilizând o schemă iterativă. Datele input pentru schema iterativă sunt textura şi structura solului şi conţinutul de materie organică. Valorile corespunzătoare ale coeziunii solului şi unghiul de frecare internă sunt calculate apoi utilizând algoritmii din sub-capitolele 4.5.3 şi 4.5.4. Schema de iteraţie ia în considerare faptul că încărcarea pe un strat de sol dat este dată de greutatea coloanei de sol de deasupra acelui strat. Pentru a începe iteraţiile va fi luată în considerare o valoare prestabilită a densităţii aparente. Principalii paşi ai iteraţiei sunt (figura 65):

- dacă încărcarea stratului este mai mare decât valorile sarcinei de precompresie, atunci indicele de porozitate (densitatea aparentă) este calculat utilizând ecuaţiile de regresie ale sub-capitolului 4.5.7. În cazul încărcărilor mai mici decât sarcina de precompresie indicele de porozitate este calculat dintr-o linie care uneşte punctele [0, 0.8*ε (Sarcina de precompresie)] şi [Sarcina de precompresie, ε (Sarcina de precompresie)]; dacă modificările în densitatea aparentă pentru toate stratele de sol sunt mai mici decât o valoare de prag, atunci procesul de iteraţie este încheiat. Altfel, noile valori ale densităţii aparente sunt utilizate pentru calcularea unei noi încărcări prin auto-greutatea coloanei de sol şi procesul de iteraţie este continuat. Algoritmul pentru calcularea profilului densităţii aparente a solului luând în considerare o anumită încărcare la suprafaţa solului este:

- calculul încărcării la suprafaţa solului din încărcarea axială şi presiunea de inflaţie în pneuri;

- calcularea curbei de reţinere a apei din sol (sub-capitolul 4.5.1); - calcularea valorilor conductivităţii hidraulice saturate (sub-capitolul 4.5.2); - calcularea valorilor sarcinei de precompresie (sub-capitolul 4.5.5); - calcularea factorului de concentraţie (sub-capitolul 4.5.6); - dacă încărcarea stratului dat este mai mare decât valorile sarcinei de precompresie

atunci indicele de porozitate (densitatea aparentă) este calculat utilizând ecuaţiile de regresie ale sub-capitolului 4.5.7. În cazul încărcărilor mai mici decât sarcina de precompresie indicele de porozitate este calculată dintr-o linie care uneşte punctele [0, 0.8*ε (Sarcina de precompresie)] şi [Sarcina de precompresie, ε(Sarcina de precompresie)].

78

Fig. 65. Diagrama schemei iterative care derivează valorile iniţiale ale densităţii aparente a profilului de sol

4.5.3. Calcularea intervalului de umiditate din sol pentru lucrabilitatea solului Algoritmul care derivează intervalul de umiditate din sol pentru lucrabilitate (limitele ud, optim şi uscat) din curba de reţinere a apei din sol a fost derivat de Dexter şi Bird. Conţinutul optim de apă pentru lucrările solului definit ca fiind "conţinutul de apă la care lucrările solului produc cel mai mare procent de mici agregate" s-a presupus ca fiind conţinutul de apă la punctul de inflexiune al ecuaţiei van Genuchten:

Traficul: Sarcina de încărcare axială

Presiunea de inflaţie în pneuru

Presiunea

Materia organică

Nisip Nisip fin

Praf Argilă

Clasele de structura a

solului

Coeziunea solului Unghiul de frecare internă

Parametrii ecuaţiei van Genuchten Conductivitatea hidraulica saturata

Capacitatea pt apă accesibilă Capacitatea pt apă neaccesibilă

Sarcina de precompresie

Clasele de sarcini de precompresie

Factorul de concentrare

Sarcina verticală într-un anumit strat

Factorul de concentrare

Influenţa sarcinii verticale asupra spaţiilor lacunare

Sarcina verticală într-un anumit strat

Densitatea aparentă

Încărcătura = greutatea coloanei de sol de deasupra

unui strat

Valoarea de start a procesului de start

la densitatea aparentă

Modificări în DA mai mici

decât o valoare dată

Densitatea aparentă

Influenţa sarcinii verticale asupra spaţiilor lacunare

Da

Nu

79

( ) r

m

rsopt mθθθθ +

+−=

−11 (4.5.3.1)

care corespunde potenţialului matricial al apei din sol:

nm

rs

roptopt

11

11

−

−

−∗=

−

θθθθ

αψ (4.5.3.2)

Punctul de inflexiune este o caracteristică importantă a curbei de reţinere a apei deoarece poate fi interpretat ca potenţialul matricial "de rupere" la care aerul penetrează prima dată prin sol. Limita de umiditate maximă pentru lucrările solului poate fi estimată cu certitudine în funcţie de parametrii curbei de reţinere a apei utilizând ecuaţia: θud = θopt + 0.4 * (θs - θopt) (4.5.3.3) Limita de umiditate minimă (uscat) pentru lucrările solului nu este un punct precis definit şi prin urmare definiţia sa este arbitrară. Se presupune că definiţia arbitrară pentru limita minimă (uscat) este "conţinutul de apă la care rezistenţa solului este de două ori rezistenţa la umiditatea optimă". Rezistenţa solului ar putea fi legată direct de potenţialul matricial al apei din sol corespunzătoare la valoarea dată a conţinutului de apă din sol. Prin urmare, potenţialul matricial corespunzător limitei “uscat” pentru lucrările solului este: ψuscat = 2 * ψopt (4.5.3.4) Valoarea corespunzătoare a umidităţii din sol pentru limita minimă (uscat) pentru lucrările solului este obţinută introducând (4.5.3.4) în (4.5.1).

4.5.4. Calculul parametrilor pentru evaluarea eroziunii Eroziunea prin apă a solului este tratată în MOSTA într-o bază de tip event-driven (WEPP) utilizând ecuaţia de continuitate a sedimentelor staţionare din rigole:

if DDdxdG

+= (4.5.4.1)

unde: G – încărcătura de sedimente (kg s-1 m-1) x – distanţa pe pantă (m) Di – alimentarea rigolelor cu sediment dintre rigole (kg s-1 m-2) Df – eroziunea pe rigole rate (kg s-1 m-2) În ecuaţia 4.5.4.1 Di şi Df sunt calculate pe o suprafaţă de bază din rigole.

4.5.4.1. Eroziunea solului între rigole Alimentarea rigolelor cu sediment dintre rigole (Di ) (kg s-1 m-2) este dată de ecuaţia:

=

wRIKD s

ireii *** σ (4.5.4.2)

unde: Ki - erodabilitatea între rigole (kg s m-4)

80

Ie - intensitatea efectivă a precipitaţiilor (m s-1) σir - viteza de scurgere între rigole (m s-1) Rs - spaţiul dintre rigole (m) w - lăţimea rigolelor (m) Erodabilitatea între rigole este calculată utilizând ecuaţia:

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]islilridrigcicaniscibi CKCKCKCKCKCKKK *∗∗∗∗∗= (4.5.4.3) unde: Kib : erodabilitatea de bază între rigole (kg s m-4) [CKisc] : factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare (-) [CKican]: factorul de corecţie al învelişului vegetal (-) [CKigc] : factorul de corecţie al terenului (-) [CKidr] : factorul de corecţie pentru efectele rădăcinilor moarte (-) [CKilr] : factorul de corecţie pentru efectele rădăcinilor vii (-) [CKisl] : factorul de corecţie de pantă (-) • În absenţa datelor de câmp erodabilitatea de bază între rigole este dată de ecuaţia: Kib = 2728000 + 19210000 * vfs dacă nisip > 30 % (4.5.4.4) = 6054000 - 5513000 * argilă dacă nisip ≥ 30 % cu: vfs - fracţia de nisip foarte fin la suprafaţa solului, argilă - fracţia de argilă de la suprafaţa solului. • Factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare este:

daydis

ib

icons

ib

iconsisc

ceK

KK

KCK ∗−∗

−+= ρ1 (4.5.4.5)

unde: Kicons = 103 * (3042 - 3166*nisip - 8816*OM - 2477*cf) (4.5.4.6) sand: conţinutul de nisip (fracţia) OM : conţinutul de materie organică (%) θcf : umiditatea din sol la 0.033MPa din volum (fracţie) ρc : densitatea aparentă compactată la 0.033 MPa (kg m-3) daydis : numărul de zile de la deranjarea solului. • Factorul de corecţie al învelişului vegetal este dat de ecuaţia:

[ ] ( )h.ican e

hcovcan.CK ∗−−∗∗−= 340194121 (4.5.4.7)

unde: cancov - acoperirea cu vegetaţie h - înălţimea învelişului vegetal (m) • Factorul de corecţie al terenului este dat de relaţia:

81

[ ] cov5.2 inrigc eCK ∗−= (4.5.4.8)

unde inrcov – terenul dintre rigole. • Factorul de corecţie pentru rădăcinile moarte şi rădăcinile vii este dat de:

[ ][ ] lr

ilr

dridr

eCK

eCK∗−

∗−

=

=56.0

56.0

(4.5.4.9)

unde dr - masa de rădăcini moarte în stratul de sol 0-15 cm (kg m-2) lr - masa de rădăcini vii în stratul de sol 0-15 cm (kg m-2). Factorul de corecţie de pantă este dat de: [ ] Ω∗∗−= sin485.005.1 eCKisl (4.5.4.10) unde Ω - unghiul de pantă dintre rigole.

4.5.4.2. Eroziunea solului pe rigole Eroziunea pe rigole are două procese: desprinderea din rigole şi depunerea în rigole. Dacă încărcătura sedimentului este mai mică decât capacitatea de transport a sedimentelor în rigole procesul de desprindere din rigole este activ. În acest caz, rata eroziunii este:

( )

−∗−∗=

ccfrf T

GKD 1ττ dacă τf > τc şi G < Tc (4.5.4.11)

unde: Tc : capacitatea de transport a sedimentelor în rigole (kg s-1 m-1) Df : rata eroziunii pe rigole (kg s-1 m-2) - per suprafaţa de bază a rigolelor G : încărcătura de sediment (kg s-1 m-1) - per unitatea de lăţime a rigolelor Kr : erodabilitatea pe rigole (s m-1) τc : parametrul de prag pentru desprinderea din rigole (Pa) τf : flux tensiunea de forfecare (Pa). Dacă încărcarea cu sedimente este egală sau mai mare decât capacitatea de transport a sedimentelor în rigole, procesul de depunere în rigole este activ. Rata netă de depunere în rigole este dată de ecuaţia:

( )GTqV

D cf

f −∗

=β

dacă G ≥ Tc (4.5.4.12)

unde: β : coeficientul de turbulenţă indus de stropii de ploaie (≈ 0.5) Vf : viteza efectivă de cădere a sedimentelor (m s-1)

82

q : debitul fluxului pe unitatea de lăţime (m2 s-1). ⇒ Erodabilitatea pe rigole este dată de ecuaţia:

[ ] [ ] [ ] [ ]rscrlrrdrrbrrbr CKCKCKCKKK ∗∗∗= * (4.5.4.13) unde: Krb : erodabilitatea solului de bază pe rigole (s m-1) [CKrbr] : factorul de corecţie pentru reziduul încorporat (-) [CKrdr] : factorul de corecţie pentru rădăcinile moarte (-) [CKrlr] : factorul de corecţie pentru rădăcinile vii (-) [CKrsc] : factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare (-) • Erodabilitatea de bază pe rigole este calculată cu ecuaţia:

OMrb evfsK ∗−+∗+= 184*0363.0030.000197.0 dacă Nisip > 30% (4.5.4.14)

clayrb eK ∗−∗+= 20134.00069.0 dacă Nisip ≤ 3

• Factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare este dată de ecuaţia:

daydis

rb

rcons

rb

rconsrsc

ceK

KK

KCK ∗−∗

−+= ρ1 (4.5.4.15)

unde: Krcons = 0.00035 - 0.0014 * θcf + 0.00068 * praf praf : conţinutul de praf (fracţia) OM : conţinutul de materie organică (%) θcf : umiditatea din sol la 0.033MPa din volum (fracţia) ρc : densitatea aparentă compactată la 0.033 MPa (kg m-3) daydis : numărul de zile de la deranjarea solului • Factorul de corecţie pentru reziduul încorporat este: [ ] br

rbr eCK ∗−= 4.0 (4.5.4.16) unde br – masa reziduurilor arse din stratul de sol 0-15 cm (kg m-2). • Factorul de corecţie pentru rădăcinile moarte şi vii este:

[ ] drrdr eCK ∗−= 2.2

(4.5.4.17)

[ ] lrrlr eCK ∗−= 5.3

(4.5.4.18) dr – masa de rădăcini moarte în stratul de sol 0-15 cm (kg m-2) lr – masa de rădăcini vii în stratul de sol 0-15 cm (kg m-2).

83

⇒ Parametrul de prag pentru desprinderea din rigole (τc) este dat de formula:

[ ] [ ]scrrcbc CC ττττ ∗∗= (4.5.4.19) unde: τcb : valoarea critică a tensiunii de forfecare (Pa) Cτrr : factorul de corecţie pentru rugozitatea aleatorie (-) Cτsc : factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare (-). • Valoarea critică a tensiunii de forfecare (Pa) este dată de formula: τcb = 2.67 + 6.5 * argilă - 5.8 * vfs dacă nisip ≥ 30 %

(4.5.4.20) τcb = 3.5 dacă nisip < 30 % • Factorul de corecţie pentru slitizare şi crustificare este:

daydis

cb

cons

cb

conssc

ceC ∗−∗

−+= ρ

ττ

τττ 1 (4.5.4.21)

unde: τcons = 8.37 - 11.8 * θcf - 4.9 * nisip (4.5.4.22) • Factorul de corecţie pentru rugozitatea aleatorie este: Cτrr = 1.0 + 8.0 * ( RRt - 0.006) unde RRt – rugozitatea aleatorie a suprafeţei sol (mm). ⇒ Tensiunea de forfecare a fluxului (τc)din ecuaţia 4.5.4.11 este dat de ecuaţia:

( )

∗Ω∗∗=

t

sf f

fR sinγτ (4.5.4.23)

unde: γ : greutatea specifică a apei (kg m-2 s-2) R : raza hidraulică calculată din lăţimea fluxului şi adâncimea rigolei dreptunghiulare (m) fs : factorul de frecare pentru sol (≈ 1.11) ft : factorul de frecare total pe rigole (-) Ω : unghiul mediu al pantei pentru o pantă uniformă. Factorul de frecare total pe rigole este: ft = fs + fc + flive (4.5.4.24)

84

unde: fc : coeficientul de frecare pentru reziduul de suprafaţă din rigole:

55.15.4 cc rf ∗= (4.5.4.25) rc – fracţia de rigole acoperită de reziduul material, şi flive : coeficientul de frecare pentru plantele care acţionează pentru a încetini scurgerea:

livmxlive fhcanhgtf ∗=

max (4.5.4.26)

unde: canhgt : înălţimea învelişului vegetal (m) hmax : înălţimea maximă a învelişului vegetal (m) flivmx : valoarea maximă a flive (12 pentru alfalfa şi iarbă, 3 pentru grâu de toamnă)

4.5.5. Calculul parametrilor de sol care caracterizează infiltraţia apei din sol Infiltraţia este calculată ca în modelul EUROSEM. O descriere detaliată poate fi gasită în Woolhiser, Smith şi Goodrich (1990), astfel încât aici este prezentată doar procedura pe scurt. Ecuaţia de infiltraţie utilizată (Smith şi Parlange, 1978) este:

1exp

exp

−

=

BF

BF

Kf sc (4.5.5.1)

unde fc – viteza maximă la care poate apa intra în sol, care este cunoscută ca fiind capacitatea de infiltraţie (cm zi-1), Ks – conductivitatea hidraulică saturată a solului (cm zi-1), F – cantitatea de precipitaţii absorbită deja de sol (cm) B – un parametru integral de deficit de apă şi capilaritate al solului. Termenul B este obţinut din: B = Γ (θ σ − θ ι ) (4.5.5.2) unde G – energia capilară efectivă netă, θs – valoarea maximă a conţinutului de apă al solului θi – valoarea iniţială a umidităţii din sol (cm3 cm-3). Termenul G este o integrală ponderată a conductivităţii presiunii capilare hidrostatice a

solului, definită ca:

∫ ΨΨ∗=max

min

)(1 z

zs

dKK

G (4.5.5.3)

85

în care ψ - potenţialul matricial al solului (cm) K(Ψ) – conductivitatea hidraulică saturată/nesaturată, zmin ≈ 1 cm şi zmax = 104.7. Pentru a deriva formula analitică pentru G luând în considerare conductivitatea hidraulică dată de ecuaţia Mualem-van Genuchten 4.5.6. a fost utilizat programul Maple 6.

G zmax

hypergeom , ,

,− + 2 m m l

1n

+ n 1n − ( )a zmax n :=

zmin

hypergeom , ,

,− + 2 m m l

1n

+ n 1n − ( )a zmin n 2 ( )a zmax n zmax

( )−n

− −

∑ = _k1 0

-1 ( )-1 _k1 zmax( )n ( ) + _k1 1

( )( )a zmax n zmax( )− n

_k1

( )Γ − + + m m l _k1( ) + _k1 1 ( )Γ + _k1 1

( )Γ m ( )− + 1 l ( )a zmax n ( )hypergeom , ,[ ],1 m ( )− + 1 l [ ]2 − ( )a zmax n + −

( )a zmin n zmin( )−n

∑ = _k1 0

-1 ( )-1 _k1 zmin( )n ( ) + _k1 1

( )( )a zmin n zmin( )−n

_k1

( )Γ − + + m m l _k1( ) + _k1 1 ( )Γ + _k1 1

( )Γ m ( )− + 1 l ( )a zmin n ( )hypergeom , ,[ ],1 m ( )− + 1 l [ ]2 − ( )a zmin n −

/(

a n ( )Γ − + m m l ) −

( )a zmax( ) − 2 n 2

zmax

hypergeom , ,

,

− 2 n 1n m l

− 3 n 1n − ( )a zmax n−

( )a zmin( ) − 2 n 2

zmin

hypergeom , ,

,

− 2 n 1n m l

− 3 n 1n − ( )a zmin n + − 2 n 1

/(

)

(4.5.5.4) unde: hypergeom – funcţia hipergeometrică generalizată, Γ - funcţia gamma standard.

4.5.6. Evaluarea profilului potenţialului matricial al apei din sol de deasupra pânzei freatice pentru condiţii de flux staţionar prin coloana de sol Pentru fluxul vertical staţionar, forma diferenţială a ecuaţiei de continuitate se reduce la:

dqdz

= 0 (4.5.6.1)

unde q – fluxul vertical, z – axa verticală de coordonate, amândouă având orientarea pozitivă în sus. Integrarea ecuaţiei 1 conduce la:

q q const= = (4.5.6.2)

86

care pare să fie un rezultat trivial. Aceasta înseamnă pentru fluxurile de la marginile superioară şi inferioară formula pentru un flux staţionar:

qqq ws == (4.5.6.3) care implică o poziţie staţionară a pânzei de apă. qs – fluxul maxim posibil la suprafaţa solului, qw – fluxul vertical la un nivel chiar sub pânza de apă. Legea lui Darcy oferă fluxul q :

q K ddz

= −φ

(4.5.6.4)

iar presiunea hidrostatică este definită ca:

φρ

= +pg

z (4.5.6.5)

unde p – presiunea hidraulică (matricială), relativă la presiunea atmosferică, ρ – densitatea apei din sol g – acceleraţia gravitaţională. În vederea analizelor care urmează, este convenabil să adoptăm unităţi mai practice pentru unele din cantităţile care apar în Ec. 4.5.6.4 şi 4.5.6.5. Presiunea p va fi exprimată în mbar, având avantajul că valoarea sa numerică este aproximativ egală cu presiunea hidrostatică ψ (cm) utilizată adesea în literatură. Dacă distanţa pe axa de coordonate este exprimată în cm, potenţialul hidraulic Φ este de asemenea în cm. Deoarece timpul va fi exprimat în zile, q şi K sunt exprimate mai convenabil în cm d-1. Substituind Ec. 4.5.6.5 în Ec. 4.5.6.4 rezultă:

+−= 11)(

dzdp

gpKq

ρ (4.5.6.6)

Separând variabilele în Ec. 4.5.6.6 şi rezolvând pentru z avem:

zg

K pq K p

dpp

= −+∫

1

0ρ( )

( ) (4.5.6.7)

unde nivelul de referinţă este ales la suprafaţa freaticului staţionar, la care nivelul z = 0 şi p = 0. Pentru un calcul uşor, Ec. 4.5.6.7 este transformată în termenii de presiune hidrostatică (considerat pozitivă pentru zona nesaturată):

∫ +=

max

0 )()(ψ

ψψ

ψ dKq

Kz (4.5.6.8)

87

Utilizând programul Maple 6.0, Ec. 4.5.6.8 ar putea fi rezolvată analitic pentru anumite relaţii speciale K(Ψ). Prin urmare, pentru o relaţie exponenţială:

Ψ=Ψ **)( αeKK s (4.5.6.9)

soluţia analitică a ecuaţiei (4.5.6.8) este:

( )( ) ( )α

α ksqkseqzpsi +++−

−=lnln max

(4.5.6.10)

Pentru o relaţie de tipul:

n

sKK

ΨΨ

=Ψ0

*)( (4.5.6.11)

soluţia analitică a ecuaţiei (4.5.6.8) este:

1. := z1 −− + + − psimaxn psimax

LerchPhi , ,−ks

psimaxψ0

n

q 11n n

LerchPhi −ks

1ψ0

n

qn

(4.5.6.12)

Funcţia Lerch Phi este definită după cum urmează:

( )∑∞

+=

0),,( a

n

nvzvazLerchPhi (4.5.6.13)

Parametrii α, Ψ0 şi n din ecuaţiile 4.5.6.9 şi 4.5.6.11 ar putea fi derivate utilizând metode statistice standard din perechile K-Ψ calculate conform cu ecuaţia 4.5.6. Această procedură care estimează relaţia z-ψ ar putea fi utilizată pentru estimarea efectului pânzei freatice asupra valorilor presiunii hidrostatice a apei din sol pentru un strat de sol. Prima dată presiunea hidrostatică la baza profilului de sol este calculată. Rezolvând ecuaţiile 4.5.6.10 sau 4.5.6.12 pentru Ψ :

2. := ψ

+

ln −

− − e( )−z α

q q ksks z α

α (4.5.6.14)

respectiv:

88

3. ψ RootOf

:= − − + − _Z n _Z

LerchPhi , ,−ks

_Zψ0

n

q 11n n

LerchPhi , ,−ks

1ψ0

n

q 11n z n

(4.5.6.15)

Luând în considerare zgrw - adâncimea apei freatice şi zbottom - adâncimea până la baza profilului de sol, atunci, din Ec. 4.5.6.14 sau 4.5.6.15, este estimată valoarea presiunii hidrostatice la baza profilului de sol, Ψbottom. Valoarea fluxului staţionar "q" este media zilnică a evapotranspiraţiei actuale, parametrii de sol corespund orizontului de sol la baza profilului de sol şi z = zgrw - zbottom. Dacă valoarea Ψbottom este mai mare decât valoarea corespunzătoare punctului de ofilire (= 104.2), nu se manifestă nici o influenţă din partea apei freatice asupra dinamicii apei din sol pe adâncimea solului luată în considerare. Ţinând cont de influenţa apei freatice asupra apei din sol, pentru algoritmul dinamicii apei din sol este necesar calculul presiunii hidrostatice datorită pânzei freatice pentru fiecare strat de sol. Profilul de sol este divizat în “n” strate de sol care au grosimea ∆zi (i = 1, n). Pentru fiecare strat de sol este ataşat setul de parametri care caracterizează funcţiile de pedotransfer. Algoritmul pentru calcularea pentru fiecare strat de sol a presiunii hidrostatice induse de pânza freatică are următorii paşi: 1. Ec. 4.5.6.14 sau 4.5.6.15 oferă valoarea presiunii hidrostatice la baza profilului de sol, care

este aceeaşi cu presiunea hidrostatică la baza celui de al n-lea strat de sol:

bottomdownn Ψ=Ψ (4.5.6.16)

Ec. 4.5.6.14 sau 4.5.6.15 cu z = zgrw - zbottom+∆zn dă valoarea presiunii hidrostatice la limita superioară a ultimului strat de sol up

nΨ . 2. Continuitatea presiunii hidrostatice cere ca valoarea presiunii hidrostatice la limita

superioară a celui de al n-lea strat de sol să fie aceeaşi cu valoarea de la baza celui de al (n-1)-lea strat de sol:

upn

downn Ψ=Ψ −1 (4.5.6.17)

Înălţimea “virtuală” "ξ" deasupra pânzei freatice corespunzătoare valorii down

n 1−Ψ este calculată din Ec. 4.5.6.10 sau 4.5.6.12, presupunând că stratul de sol “n-1” se extinde în jos pînă la apa freatică.

3. Valoarea presiunii hidrostatice la limita superioară a celui de al (n-1)-lea strat de sol este

atunci dat de Ec. 4.5.6.14 sau 4.5.6.15 cu z = ξ+∆zn-1 . 4. Paşii 3-5 sunt repetaţi până când este atins stratul superior. 5. Presiunea hidrostatică medie pentru fiecare strat este atunci:

nidowni

topi

i ,12

=Ψ+Ψ

=Ψ (4.5.6.18)

89

Dacă valorile Ψi sunt mai mici decât valorile derivate din algoritmul care descrie dinamica apei din sol în absenţa efectelor apei freatice, acele valori sunt înlocuite cu valorile Ψi (influenţa apei freatice prin ascensiune capilară creşte umiditatea din stratul de sol). În cazul invers, valorile nu sunt schimbate (umiditatea din sol datorită ascensiunii capilare este mai mică decât umiditatea actuală în stratul respectiv).

4.5.7. Calculul dinamicii în timp a parametrilor legaţi de densitatea aparentă şi eroziune Dinamica în timp a densităţii aparente depinde de următoarele procese:

- compactarea solului datorită traficului la suprafaţa solului; - pierderile de sol din stratul de la suprafaţă datorită lucrărilor solului; - compactarea în stratul de la suprafaţă datorită precipitaţiilor şi efectelor de alterare.

Modificările densităţii aparente datorită traficului la suprafaţa solului sunt calculate pe baza algoritmilor din capitolul 4.5.2. Modificările densităţii aparente din stratul de la suprafaţă datorită lucrărilor solului sunt calculate utilizând ecuaţia: ρ(t) = ρ(t-1) - ρ(t-1) - 0.667 * ρc * Tds (4.5.7.1) unde: ρ(t) - densitatea aparentă din stratul de la suprafaţă după lucrările solului (kg m-3) ρ(t-1) - densitatea aparentă din stratul de la suprafaţă înainte de lucrările solului (kg m-3) ρc - densitatea aparentă compactată la 0.033 MPa (kg m-3) care este egală cu maximul înregistrat de densitate aparentă în stratul dat Tds - fracţia suprafeţei solului disturbată de implementarea lucrărilor solului (0-1). Modificări ale densităţii aparente datorită compactării induse de precipitaţii sunt date de ecuaţia: ρd = ρt + ∆ρrf (1.7.2) ρd - densitatea aparentă după precipitaţii (kg m-3) ρt - densitatea aparentă după lucrările solului (kg m-3) ∆ρrf = ∆ρmx * Rc / [ 0.01 + Rc ] (1.7.3) unde: Rc - precipitaţii cumulate după lucrările solului (m) şi ∆ρmx = 1650 - 2900 argilă + 3000 argila^2 - 0.92 * ρt (1.7.4) argila - conţinutul (fracţia)de argilă din stratul de la suprafaţă Modificări ale densităţii aparente datorită compactării date de procesul de alterare este

90

ρ(t) = ρ(t-1) + ∆ρrf + ∆ρwt (1.7.5) ∆ρrf - vezi compactarea indusă de precipitaţii ∆ρwt - creşterea zilnică a densităţii aparente a solului după 0.1 m de precipitaţii: ∆ρwt = ∆ρc * Fdc (1.7.6) Fdc - factorul de compactare zilnic: Fdc = 1 - exp - 0.005 * daycnt (1.7.7) daycnt - numărul de zile de la ultimele lucrări ale solului ∆ρc - diferenţa în densitatea aparentă a solului între un sol natural compactat şi unul care a

primit 0.1 m din precipitaţii ∆ρc = ρc - ρto (1.7.8) ρc - densitatea aparentă compactată a solului la 0.033 MPa (kg m-3) ρto - densitatea aparentă din stratul de la suprafaţă în ziua în care precipitaţiile cumulate după

lucrările solului sunt 0.1 m

4.5.8. Calculul dinamicii apei din sol pe profilul de sol Profilul de sol este divizat în strate omogene de dimensiune egală. În cazul precipitaţiilor, cantitatea totală de apă infiltrată este calculată cu ecuaţiile din sub-capitolul 4.5.5. Această cantitatea de apă este distribuită pe profilul de sol, fiecare strat, pornind de la suprafaţă în jos, fiind umplut cu apă până când este atinsă saturaţia. Percolarea apei în exces faţă de capacitatea de câmp dintr-un strat este calculată utilizând aproximaţia "timp de deplasare":

( )

iii

iit

t

iii

FCpe

FCeFCpe i

≤=

≥

−−=

∆−

θ

θθ

0

1

unde: peΙ – viteza de percolare prin strat (cm zi-1), FCΙ – capacitatea de câmp, ∆t – intervalul de deplasare (zile) tΙ – timpul de deplasare prin stratul i (zile). MOSTA calculează transpiraţia potenţială utilizând dinamica Leaf Area Index (LAI) – indicele de suprafaţă foliară:

LAIePETPT *49.0* −=

91

unde PT – transpiraţia potenţială (cm zi-1), PET – evapotranspiraţia potenţială (cm zi-1). Dinamica indicelui de suprafaţă foliară este calculată cu o ecuaţie analitică :

−−

−

−−

+=dc

i babi

dc

babiLAILAI 1*exp*0

unde i – ziua Julian, LAI0, a, b, c, d – parametrii dependenţi de cultură. Termenul sink corespunzător fiecărui strat de sol este estimat utilizând algoritmul din modelul EPIC.

92

4.6. Modelarea managementului agricol - Activitatea 1.2. Programul software pentru baze de date cerut de proiectul MOSTA a fost dezvoltat pentru:

- baze de date de sol care includ proprietăţi de sol standard şi proprietăţile mecanice ale solului legate de procesele de compactarea solului şi managementul agricol;

- baze de date de managementul solului pentru furnizarea de date către MOSTA pentru lucrările solului care influenţează starea agrofizică a stratului de la suprafaţă.

În ultimele două decade, Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS) şi-a propus să dezvolte o metodologie computerizată pentru Evaluarea, Conservarea şi Managementul Resurselor de teren cu referinţă specială pentru regiunile Mediteraneene, cristalizate în sistemul MicroLEIS. Ultima versiune a MicroLEIS, ca pachet integrat, oferă un aranjament ordonat de date despre resursele rurale prin baze de date spaţiale şi modele de evaluarea terenului (evaluarea calităţii/vulnerabilităţii). Defineşte unităţi-de-câmp pe baza combinaţiei caracteristicilor de sol, formă de teren, climat, cultură şi management, pentru a formula sisteme de utilizarea terenului durabile. Principalul scop MicroLEIS, este de a separa zone cu seturi similare din punct de vedere al potenţialelor şi al constrângerilor pentru planificarea terenurilor. MicroLeis a fost adaptat pentru a stoca datele necesare pentru rularea aplicaţiilor MOSTA.

4.6.1. Baza de date de sol Baza de date de sol dezvoltată de proiectul MicroLEIS a fost extinsă pentru a încorpora proprietăţile mecanice ale solului: coeziunea solului (4.5.3), unghiul de frecare internă (4.5.4), sarcina de precompresie (4.5.5), factorul de concentraţie (4.5.6), parametrii ecuaţiei de regresie între indicele de porozitate şi încărcare pentru domeniile elastic şi plastic (fig. 66).

Fig. 66. Formularul de introducere a datelor în MicroLEIS

Au fost dezvoltate facilităţi de export (fişiere dBase şi ASCII) pentru crearea legăturilor cu workbook-ul MOSTA. Pentru calcularea funcţiile de pedotransfer utilizând informaţiile de sol stocate în baza de date, s-a dezvoltat o formă externă în SDBm.

93

4.6.2. Baza de date de management În cadrul MicroLEIS, baza de date MDBm este un software de microcomputer proiectat pentru a culege, stoca, manipula şi transfera seturi de date de management agricol definite pentru utilizator. MDBm este un sistem de tip bază de date de management, capabil să realizeze expertize (pe baza cunoştinţelor acumulate în ani de cercetare şi experienţă), pe care să le facă accesibile într-o manieră rapidă, logică şi necostisitoare pentru a oferi sfaturi persoanelor interesate în managementul agricol. MDBm este o bază de date multilingvistică care lucrează, utilizând engleza, spaniola şi franceza, ca un sistem automat de traducere. Diagrama generală MDBm este prezentată în următoarea figură (fig. 67)

Fig. 67. Diagrama generală MDBm

BDMA Baza de date a

managementului agricol

Descrierea parcelelor

Caracteristicile recoltării

Succesiunea lucrărilor

Identificarea seriilor de date

Observarea comportamentul

Dicţionar pentru termeni

Index pentru

sistemul de

Fişierele exportate

Rezumatul managementul

Rezultate

L şi modele de evaluare

94

Un set de date MDBm este un sistem geo-referenţiat de informaţii de management agricol pe o anumită utilizare a terenului, obţinută prin interviuri cu fermierii. Această colecţie structurată de informaţii este stocată în calculator ca fişier bază de date. Sistemul MDBm, ca o bază de date relaţională, reprezintă o colecţie de fişiere bază de date care sunt legate între ele prin chei de indexare. Principalele concepte adoptate pentru descrierile setului de date MDBm sunt bazate pe sau adaptate din definiţiile FAO (FAO, 1992, 1993, 1994; FAO-ITC-AUW, 1996), după cum urmează (fig. 68).

Sistemul de utilizarea terenului (LUS) Un sistem de utilizarea terenului înseamnă o anumită utilizare a terenului, practicată în timpul unei perioade cunoscute pe o bucată de teren cunoscută şi contiguă, cu caracteristici relativ uniforme de teren. În acest mod, sunt definite limite spaţiale şi temporale de utilizarea terenului. Aceasta este entitatea de bază a descrierii MDBm.

Câmp Un câmp (sau plot) este o întindere de teren continuă, cu caracteristici de teren uniforme, cu o anumită utilizare a terenului. Limitele spaţiale a unui sistem de utilizarea terenului sunt cele ale unui câmp.

Parcelă O parcelă este bucată de teren continuă cu acelaşi tip de proprietate şi caracteristici fizice. Este în întregime înconjurată de teren cu alţi proprietari şi/sau caracteristici fizice, sau de infrastructură. Mai multe parcele pot constitui parte a unei ferme.

Fermă O fermă este o unitate economică de producţie agricolă cu un singur management prin care se înţelege toate terenurile utilizate total sau parţial în scopuri de producţie agricolă, fără să privească titlu, formă legală sau dimensiune.

Fig. 68. Componentele bazei de date MDBm

MDBm a fost extinsă pentru a include informaţii asupra lucrărilor solului şi maşinilor, informaţii cerute de programul MOSTA (fig. 69).

95

Fig. 69. Panoul central al MDBm

Variabile de management luate în considerare în baza de date MDBm integrată în proiectul MOSTA sunt prezentate în tabelul următor:

Nume variabilă Câmp Tip

1. Identificarea setului de date/Descrierea fermei 1.1 Ţara [COUN] Cod 1.2 Regiune [REGI] Cod 1.3 Provincie [PROV] Cod 1.4 Regiune naturală [NARE] Cod 1.5 Municipalitate [MUTE] Cod 1.6 Numele fermei [FANA] Cod 1.7 Mărimea fermei (ha) [FASI] Continuu 1.8 Latitudine 1 & Latitudine 2 [LAT1, ] Continuu 1.9 Longitudine 1 &Longitudine 2 [LON1, 2] Continuu 1.10 Contract de arendare [TEAR] Cod 1.11 Numele proprietarului [HONA] Cod 1.12 Numele administratorului [RENA] Cod 1.13 Specificator de nume [ENNA] Cod 1.14 Date de identificare [ENDA] 1.15 Sursă de informaţii [INSO] Cod

2. Descrierea parcelei 2.1 Foaie topografică [TOSH] Referinţă 2.2 Parcelă cadastrală [CAPO] Referinţă 2.3 Numele parcelei [PANA] Cod 2.4 Mărimea parcelei (ha) [PASI] Continuu 2.5 Latitudine 1 & Latitudine 2 [LAT1, 2] Continuu 2.6 Longitudine 1 &Longitudine 2 [LON1, 2] Continuu 2.7 Altitudine (m) [ALTI] Continuu 2.8 Clasa de infrastructură [TIN1, 2, 3] Cod

96

2.9 Tipul de infrastructură [INF1, 2, 3] Cod 2.10 Referinţa solului în SDBm [SDBM] Referinţă 2.11 Referinţa climatului în CDBm [CDBM] Referinţă 2.12 Proiect [PROJ] Cod

3. Caracteristicile culturii 3.1 Sistemul de cultură [CRSY] Cod 3.2 Cultura [CROP] Cod 3.3 Norma de semănat (kg/ha) [SERA] Continuu 3.4 Calitatea seminţei [SEQU] Cod 3.5 Perioada de vegetaţie (zile) [GRSE] Continuu 3.6 Înălţimea plantei (m) [PLEI] Continuu 3.7 Durata de viaţă a frunzei [LEDU] Cod 3.8 Distanţa între rânduri (m) [ROSP] Continuu 3.9 Tratamentul reziduurilor [RETR] Cod 3.10 An agricol [YEAR] Continuu 3.11 Rotaţia culturii [CRRO] Cod

4. Operaţiuni (pentru o secvenţă de n operaţii) 4.1 Tipul operaţiunii [OPTY] Cod 4.2 Momentul operaţiei [OPT1, 2] Continuu 4.3 Puterea (tractor) [POWE] Cod 4.4 Tipul echipamentului [IMT1, 2, 3] Cod 4.5 Originea echipamentului [IMOR] Cod 4.6 Clasa materialului input [INCL] Cod 4.7 Tipul materialului input [INT1, 2, 3] Cod 4.8 Rata materialului input ( kg/ha) [INR1, 2, 3] Continuu 4.9 Forţa de muncă input [INLA] Continuu 4.10 Rata de lucru ( h/ha) [WORA Continuu

5. Comportarea observaţiilor 5.1 Nivelul managementului [MALE] Cod 5.2 Sistemul de lucrări al solului [TISY] Cod 5.3 Tipul producţiei [PTY1, 2, 3] Cod 5.4 Scopul producţiei [PPU1, 2, 3] Cod 5.5 Recolta ( t/ha) [PYI1, 2, 3] Continuu 5.6 Calitatea producţiei [PQU1, 2, 3] Cod 5.7 Starea de eroziune a solului [SOER] Cod 5.8 Starea de contaminare a solului [SOCO] Cod 5.9 Starea de salinizare a solului [SOSA] Cod 5.10 Starea de compactare a subsolului [SOPA] Cod 5.11 Observaţii [REMA] Text

Sistemul de codificare formează o parte integrală a sistemului şi este stocat în mai multe tabele de conversie. Un tabel de conversie conţine clasificarea unei singure variabile. Prima coloană a tabelului conţine codurile, iar celelalte trei termenii respectivi în trei limbi: engleză, spaniolă şi franceză (vezi Anexa ). Acest sistem de coduri şi indicatori este în curs de a fi tradus şi în limba română.

97

Fig. 70. Un exemplu al ecranelor "sistemului de codare" utilizat pentru a crea coduri şi definiţii pentru variabilele MDBm

Acest sistem recunoaşte codurile şi definiţiile corespunzătoare pentru cinci grupe majore de soluri. În total are 35 câmpuri care fac referire la codurile de variabile din descrierea setului de date MDBm. Clasificarea variabilelor nu este fixată. Fiecare tabel de conversie poate fi editat interactiv din glosarul de codare. Aceasta înseamnă că se pot adăuga coduri, se pot modifica termeni, iar unele coduri şi termenii legaţi de aceştia pot fi îndepărtaţi din clasificarea oricărei variabile. În consecinţă, glosarul de codare implicit al MDBm poate fi îmbunătăţit de orice utilizator. Pentru a facilita schimbul de informaţii între bazele de date MDBm , este posibilă prezentarea “sistemului de codare” (Fig. 71), împreună cu importul şi exportul din acest sistem.

Fig. 71. Ecranul de index pentru „Sistemul de codare” în care, pentru a selecta setul de variabile va fi prezentat respectivul „tabel de conversie a codurilor” (pe ecran sau listat)

98

4.7. Realizarea unor modele de simulare pentru culturile de câmp, punctuale sau cu distribuţie spaţială; dinamica apei şi a substanţelor minerale în continuum-ul sol-plantă-atmosferă, dinamica materiei organice etc. - Activitatea 1.3.

Pentru a dezvolta algoritmii programului MOSTA, procedeul de derivare a parametrilor şi funcţiilor de sol (funcţii de pedotransfer) a fost corelat cu procesele de modificare a proprietăţilor agrofizice ale solurilor datorită lucrărilor solului şi efectul lor asupra parametrilor care descriu managementul agricol. Programul MOSTA a fost dezvoltat cu scopul de a include algoritmi pentru:

− estimarea indirectă a funcţiilor de pedotransfer (curba de reţinere a apei, conductivitatea hidraulică saturată şi nesaturată, coeziunea solului, unghiul de frecare internă, sarcina de precompresie, factorul de concentraţie, porozitatea vs. încărcare) din datele accesibile despre soluri la scară europeană (clasa texturală a solului, structura solului, materia organică);

− calculul profilului de densitate aparentă a solului luând în considerare diferite încărcări la suprafaţa solului corespunzătoare caracteristicilor maşinăriilor (încărcare axială, presiunea de inflaţie) utilizate pentru lucrările solului;

− calcularea intervalului de umiditate din sol (limitele uscat, ud şi optim) pentru lucrabilitatea solului utilizând curba de reţinere a apei din sol;

− calculul parametrilor pentru evaluarea eroziunii (erodabilitatea solului între rigole şi în rigole, presiunea critică de forfecare pentru eroziunea pe rigole) din funcţii accesibile de pedotransfer şi parametrii de sol;

− calculul parametrilor de sol care caracterizează infiltraţia apei în sol (integrala ponderată a conductivităţii hidraulice nesaturate);

− evaluarea profilului potenţialului matricial al apei din sol de deasupra pânzei freatice în condiţii de flux staţionar prin coloana de sol;

− calculul dinamicii în timp a parametrilor legaţi de densitatea aparentă şi eroziune (intervalul de repetare = 1 zi) în funcţie de lucrările solului şi compactarea solului (alterare şi precipitaţii);

− calculul dinamicii apei din sol pe profilul de sol (intervalul de repetare = 1 zi); − derivarea parametrilor climatici zilnici (temperatura aerului, precipitaţii, evapotranspiraţia

potenţială) din valori statistice lunare (medie, deviaţia standard). Pe baza utilizării algoritmilor prezentaţi anterior a fost realizat un model MOSTA pentru simularea dinamicii apei şi a substanţelor minerale în sol şi a dezvoltării plantelor. Modelul de simulare a fost realizat in doua variante:

- ca macrofunctii in VBA incluse intr-un workbook EXCEL - ca aplicatie Visual Basic

In ambele variante programul a fost dezvoltat într-o formă modulară. Schimbul de informatii cu bazele de date georeferentiate de sol se face in aplicatia de tip workbook prin intermediul fisierelor de tip dbf asociate in GIS fisierelor de tip shp, iar in aplicatia Visual Basic prin intermediul utilitarului MapObjects. Model de simulare MOSTA in varianta workbook. In cadrul aplicatiei realizate diferitele funcţii asociate modelului de simulare sunt activate executând click pe butoane speciale. Panelul de control cu funcţiile programului este inclus în sheet-ul "StartSimulation" (fig. 70):

99

Fig. 72. Panelul de control "StartSimulation".

Sheetul “Input” (fig. 73-74) include date input de bază despre sol: indicele structural, argilă, praf, nisip, conţinutul de materie organică, densitatea particulelor din sol, densitatea aparentă, sarcina de precompresie, coeziunea, unghiul de frecare internă, parametrii de regresie pentru relaţia cifra porilor - încărcare. Parametrii de sol care trebuie daţi ca input sunt îngroşaţi (boldaţi).

100

Fig. 73. Panelul de control "Input" – variabile de intrare legate de compoziţia solului şi de proprietăţile mecanice ale solului.

Fig. 74. Panelul de control "Input" – alte variabile.

Sheet-ul "Option" (fig. 75) include opţiunile care privesc valorile funcţiilor de pedotransfer şi proprietăţile mecanice utilizate în model (măsurate sau derivate utilizând algoritmii indirecţi prezentaţi în capitolul 1).

Fig. 75. Panelul de control "Options".

101

Sheet-ul "Schedule" (fig. 76) are informaţiile despre lucrările solului (durata, data aplicării) şi parametrii de implementare a lucrărilor solului:

Fig. 76. Panelul de control "Schedule".

Sheet-ul “Schedule” conţine de asemenea informaţii despre suma gradelor active necesare pentru planificarea semănăturilor. Sheet-ul "WaterDynamics_Options" (fig. 77) include parametrii input pentru calculele legate de apa freatică şi parametrii care descriu dinamica suprafeţei foliare relative pe un an. Acest sheet include butoane de comandă automate care transferă controlul către workbook-ul "PedoTransfer_MOSTA" care calculează funcţiile de pedotransfer cu formula din capitolul 1.

Fig. 77. Panelul de control " WaterDynamics_Options".

102

Sheet-ul “Meteo” (fig. 78) stochează datele climatice zilnice cerute de MOSTA. În cazul în care nu este accesibilă nici o dată culeasă experimental, executând click pe butonul drept controlul este transferat automat în workbook-ul cu generatorul de date climatice "WeatherDataGenerator".

Fig. 78. Panelul de control " Meteo".

Sheet-ul "Link_Upstream" (fig. 79) include calculul intermediar al densităţii aparente a solului şi al potenţialului matricial al apei din sol.

Fig. 79. Panelul de control " Link_Upstream".

103

Workbook-ul programului MOSTA are mai multe sheet-uri adiţionale care conţin parametrii ceruţi de algoritmii capitolului 1 (coeziunea, unghiul de frecare internă, factorul de concentraţie), inclusiv un sheet adiţional care ajută utilizatorul în găsirea parametrilor de implementare a lucrărilor solului ceruţi de model (fig. 80):

Fig. 80. Sheeturi adiţionale ale programului MOSTA.

Model de simulare MOSTA ca aplicaţie Visual Basic Algoritmii modelului MOSTA au fost incluşi într-o aplicaţie de tip Visual Basic. În cadrul aplicaţiei datele de intrare sunt introduse prin fişiere separate orientate către diferitele domenii ale simulării, iar cele de output sunt selectate în funcţie de opţiunile utilizatorului (figura 81)

Fig. 81. Schema generală a fişierelor input/output ale modelului MOSTA

104

În continuare este prezentată structura principalelor fişiere cu date de intrare utilizate de modelul de simulare împreună cu indicaţii de completare a datelor de input necesare.

Fisierul cu date de sol Structura fişierului de sol Exemplu pentru fişierul de sol - Titlu: Localitate, Tip sol conform clasificării naţionale → - Titlu → - Codul tipului de sol (FAO) → - Titlu → - Clasa texturii orizontului de suprafaţă → - Titlu → - Adâncimea apei freatice (cm) → (grwdepth) - Titlu → - Groundwater fluctuation from average → (grw_fluct) Nivelul apei freatice va oscila între: grwdepth_min = grwdepth * (1 – grw_fluct / 2) grwdepth_max = grwdepth * (1+ grw_fluct / 2) - Titlu → - Grosimea orizontului de sol care contribuie la evaporaţie cm → - Titlu → - Grosimea stratului de sol pentru care conţinutul mediu al apei din sol este comparat cu limitele pentru lucrabilitate → - Titlu → - Numărul orizonturilor de sol având proprietăţi agrofizice diferite (nlayer_horiz) → - Titlu → - Limita inferioară a orizontului #1 → - #2 → → → → - Limita inferioară a orizontului # nlayer_horiz - Titlu → - Indicele clasei texturale pentru orizontul #1

0 20 40 60 80 100

Clay < 2.0 µm [%]

0

20

40

60

80

100

Silt

2.0

- 63

µm

[%]

Ss St2St3 Ts4 Ts3 Ts2

Tt

Su2

Sl3

Sl4

Sl2

Ls4 Lts Tl

Su3Ls3

Lt2 Lt3 Tu2

Su4 Slu Ls2

Us

Uls Lu Tu3

Tu4Ut4

Ut3

Ut2

Uu

Legenda pentru indicii clasei texturale 1 T 2 Tl 3 Tu

TINCABESTI Sol brun roscat Tip de sol conform clasificării FAO Hl Clasa texturii orizontului de suprafata (USDA) CL Adâncimea apei freatice (cm) 500 Fluctuaţia maximă pentru adâncimea apei freatice (raport) .1 Grosimea orizontului de sol care contribuie la evaporaţie (cm) 30 Grosimea orizontului de sol pentru evaluarea traficabilităţii (cm) 10 Numarul orizonturilor de sol 6 Limita inferioară a orizonturilor de sol (cm) 10 20 30 40 50 200 Indicele clasei texturale 8

105

4 Ts 2-3 5 Ts 4 6 Lts 7 Lt 2 8 Lt 3 9 Ltu 10 Lu 11 Lsu 12 Ls 3-4 13 St2 14 St3 15 Sl 2-4 16 Slu 17 Uls 18 Ul 2-3 19 Ul 4 20 Ss 21 Su 2-4 22 Us 23 U - Clasa texturala pentru orizontul #2 → → → → - Clasa texturală pentru orizontul #nlayer_horiz - Titlu - Clasa structurii solului pentru orizontul #1 → Legenda 1 nediferentiată 2 coerentă 3 grăunţoasă 4 subangulară 5 în blocuri 6 prismatică - Clasa structurii solului pentru orizontul #2 → → → → - Clasa structurii solului pentru orizontul # nlayer_horiz → - Titlu - Conţinutul de argilă (%) în stratul #1 → - Conţinutul de argilă (%) în stratul # nlayer_horiz → - Titlu - Conţinutul de praf (%) în stratul #1 → - Conţinutul de praf (%) în orizontul # nlayer_horiz → - Titlu → - Conţinutul de materie organică (%) în orizontul #1 → → → → →

8 8 8 8 8 Indice pentru clasa de structură a solului 5 5 5 5 5 5 Argila (<0.002 mm) 44.0 40.6 45.5 46.9 47.4 47.0 Praf (0.002-0.05 mm) 44.3 46.6 44.7 41.4 43.4 40.9 Continutul de Materie Organica (%) 1.32 1.1 1.08

106

- Conţinutul de materie organică (%) în orizontul #nlayer_horiz → - Titlu - INFILTRAŢIA → - Ga din ecuaţia G = Ga * ρb

Gb orizontul #1 →

∫ ΨΨ∗=max

min

)(1z

zsdK

KG

(utilizaţi PedoTransfer_MOSTA.XLS and g_value.mws pentru calculul lui Ga ) → → → → - Ga din G=Ga* ρb

Gb ; orizont #nlayer_horiz → - Titlu - Gb din G = Ga * ρb

Gb orizont #1 → → → → → - Gb din G=Ga* ρb

Gb orizont #nlayer_horiz → - Titlu → - Densitatea aparentă ρb pentru Ψpf = 1.8 în stratul #1 → → → → → - ρb pentru Ψpf = 1.8 strat #nlayer_horiz → - Titlu → - Densitatea aparentă ρb pentru Ψpf = 2.5 în stratul #1 → → → → → - ρb pentru Ψpf = 2.5 în orizontul de sol #nlayer_horiz → - Titlu - Densitatea particulelor de sol; orizont #1 → → → → → - Densitatea particulelor de sol; orizont #nlayer_horiz → - Titlu – Ascensiunea capilara

∫ +=

max

0 )()(ψ

ψψ

ψ dKq

Kz

pf*)q(b)q(ae)q()q(kz

Ψ++=

λ

q : valoarea de echilibru a fluxului de apa vertical

pe coloana solului (cm zi-1)

- Titlu →

1.08 0.84 0.78 Coeficientul Ga din ecuaţia G = Ga * BD^Gb 4.3018 3.1663 3.397 3.4084 3.9809 3.9717 Coeficientul Gb din ecuaţia G = Ga * BD^Gb -3.0233 -2.9796 -3.3817 -3.6525 -3.7489 -3.9180 Densitatea aparentă (pf=1.8) 1.3 1.52 1.50 1.52 1.51 1.48 Densitatea aparentă (pf=2.5) 1.33 1.6 1.55 1.58 1.56 1.52 Densitatea solului 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 Parametrii aproximaţiei de Laat pentru ascensiunea capilară z=K/[L+exp(A+B*PF)]

107

nkba q*kk)q(k +=

- Titlu → (utilizaţi PedoTransfer_SIDASS.XLS pentru calculul ka, kb, kn) - ka pentru orizontul #1 → → → → → - ka pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - kb pentru orizontul #1 → → → → → - kb pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - kn pentru orizontul #1 → → → → → - kn pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu →

nba q*)q( λλλλ +=

- Titlu → (utilizaţi PedoTransfer_SIDASS.XLS pentru calculul coeficienţilor λa, λb, λn) - λa pentru orizontul #1 → → → → → - λa pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - λb pentru orizontul #1 → → → → → - λb pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - λn pentru orizontul #1 → → → → → - λn pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu →

naba q*aa)q(a +=

- Titlu → (utilizaţi PedoTransfer_SIDASS.XLS pentru calculul aa, ab, an) - aa pentru orizontul #1 → → → → → - aa pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu →

k = ka + kb * FLUX ^ kn ka 59.61958083 67.0756549 63.27097602 44.86148146 56.65217695 54.50537808 kb 11.55802623 0.129828734 0.515199776 0.388246122 0.58824646 9.686340513 kn -0.073916478 -0.822150306 -0.533849019 -0.631326776 -0.578558733 -0.128601249 L = La + Lb * FLUX ^ Ln La -0.038876564 -0.188482695 -0.281477548 -0.481203319 -0.219745177 -0.168980978 Lb 3.838454629 15.36748902 14.8634706 12.69907185 14.72156246 15.29376234 Ln 0.491846735 0.574476996 0.55248133 0.494935524 0.56559291 0.576686098 A = Aa + Ab * FLUX ^ An Aa 2.900625214 3.074926534 3.062522594 5.716868599 3.134546861 3.066048518

108

- ab pentru orizontul #1 → → → → → - ab pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - an pentru orizontul #1 → → → → → - an pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu →

nbba q*bb)q(b +=

- Titlu → (utilizaţi PedoTransfer_SIDASS.XLS pentru calculul ba, bb, bn) - ba pentru orizontul #1 → → → → → - ba pentru orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - bb pentru stratul #1 → → → → → - bb pentru stratul #nlayer_horiz → - Titlu → - bn pentru stratul #1 → → → → → - bn pentru stratul #nlayer_horiz → - Titlu – COEZIUNEA SOLULUI → - Variabila de control (coh18_m) → [0] – Coeziunea solului corespunzătoare Ψpf=1.8 este estimata de modelul MOSTA [1] – Valorile coeziunii solului pentru Ψpf=1.8 sunt masurate - Coeziunea solului pentru Ψpf=1.8 în orizontul #1 → (numai dacă coh18_m = 1) → → → → - Coeziunea solului pentru Ψpf =1.8 în orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - Variabila de control (coh25_m) → [0] – Coeziunea solului corespunzătoare Ψpf=2.5 este estimată de modelul MOSTA [1] – Valorile coeziunii solului pentru Ψpf=2.5 sunt măsurate - Titlu – UNGHIUL FRECĂRII INTERNE

Ab 1.082164954 0.347531278 0.305709847 -3.017134148 0.197746273 0.348735683 An -0.198425898 -0.318572516 -0.337058959 0.109272237 -0.399758805 -0.318387325 B = Ba + Bb * FLUX ^ Bn Ba -3.325960385 -3.972933878 -3.815191313 -4.243046147 -4.01150372 -3.779062899 Bb 1.483216993 3.34887739 3.344425348 3.833551262 3.428228401 3.141897636 Bn 0.495813171 0.21675024 0.239769338 0.181958239 0.20156075 0.241770802 Coeziunea solului (kPa) pf=1.8 1 33.95 37 70.03 53.61 72.98 67.09 Coeziunea solului pf=2.5 (kPa) 0

109

→ - Variabila de control (frict18_m) → [0] – Unghiul frecării interne pentru Ψpf=1.8 este calculat indirect în modelul MOSTA [1] – Unghiul frecării interne pentru Ψpf=1.8 este masurat - Unghiul frecarii interne pentru Ψpf=1.8 pentru orizontul #1 → (numai dacă frict18_m = 1) → → → → - Unghiul frecării interne pentru Ψpf=1.8 in orizontul #nlayer_horiz → - Titlu - Variabila de control (frict25_m) → [0] – Unghiul frecării interne pentru Ψpf=2.5 este calculat indirect în modelul MOSTA [1] – Unghiul frecării interne pentru Ψpf=2.5 este măsurat - Titlu STRESUL DE PRECOMPRESIE → - Variabila de control (bp18_m) → [0] – Stresul de precompresie pentru Ψpf=1.8 este calculat indirect în modelul MOSTA [1] – Stresul de precompresie pentru Ψpf=1.8 este măsurat - Stresul de compresie pentru Ψpf=1.8 în orizontul #1 (numai dacă bp18_m = 1) → → → → → - Stresul de compresie pentru Ψpf=1.8 în orizontul #nlayer_horiz → - Titlu → - Variabila de control (bp25_m) → [0] – Stresul de precompresie pentru Ψpf=2.5 este calculat indirect în modelul MOSTA [1] – Stresul de precompresie pentru Ψpf=2.5 este măsurat - Titlu RELAŢIA INDICELE PORILOR-PRESIUNE MECANICA → - Variabila de control (void18_m) → [0] – Coeficienţii de regresie corespunzători pentru Ψpf=1.8 sunt calculaţi indirect în modelul MOSTA [1] – Coeficienţii de regresie corespunzători pentru Ψpf=1.8 sunt măsuraţi

Tancabesti (0-10 cm)

y = -0.1817x + 1.3463R2 = 0.9101

y = -0.4424x + 2.0384R2 = 0.4025

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Load (kPa)

Voidratio

- Titlu (numai dacă void18_m = 1) →

Unghiul frecării interne pentru Ψpf =1.8 (grade) 1 31.84 33.35 37.55 39.17 28.47 24.91 Unghiul frecarii interne pentru Ψpf =2.5 (grade) 0 Stresul de precompresie Ψpf =1.8 (kPa) 1 59 169 106 130 123 131 Stresul de precompresie Ψpf =2.5 (kPa) 0 Regresia dintre indicele porilor şi presiunea mecanică (Ψpf =1.8) e=a+b* Pres 1

110

- Titlu (numai dacă void18_m = 1) → - coeficienţii a & b pentru domeniul elastic Orizont #1 (numai dacă void18_m = 1) → → → → → Orizont #nlayer_horiz → - Titlu (numai dacă void18_m = 1) → - Titlu (numai dacă void18_m = 1) → - coeficienţii a & b pentru domeniul plastic Orizont #1 (numai dacă void18_m = 1) → → → → → Orizont #nlayer_horiz → - Titlu - Variabila de control (void25_m) → [0] – Coeficienţii de regresie corespunzători pentru Ψpf=2.5 sunt calculaţi indirect în modelul MOSTA [1] – Coeficienţii de regresie corespunzători pentru Ψpf=2.5 sunt măsuraţi

Domeniu elastic a b -0.1817,1.3463 -0.0667,0.8069 -0.0362 0.7779 -0.0838,0.8105 0.1367,0.4846 -0.1572,1.0561 Domeniu plastic a b -0.4424,2.0384 -0.2641,1.2666 -0.1318,1.042 -0.0254,0.7436 -0.0219,0.7005 -0.0587,0.846 Regresia dintre indicele porilor şi presiunea mecanică (Ψpf =1.8) e=a+b* Pres 0

Fişierul cu date pentru lucrările solului FIŞIERUL PENTRU LUCRĂRILE SOLULUI Direcţia traseelor de lucrare a solului (0 N-S, 90 E-W) 0 Lungimea terenului (m) 100 Lăţimea terenului (m) 50 Numărul operaţiilor de lucrare a solului 5

Cod Timpul aplicării 0-1 Dupa

Fenofaza >1 Ziua

calendaristica

Tip de aplicare

0 fixa 1 optim

Presiunea pe axa

kN

Presiunea în pneuri

kPa

Adâncimea de lucru

m

Coeficientul de

amestecare al stratului

de sol

10 59 70 2

79

90 100 .25 .50 .99

1 1 1 1 1

32 32 32 32 32

60 60 60 60 60

.075

.050

.025 0 0

1 .15 1

.15 1

Fişierul cu date meteorologice - Titlu (Localizare, Staţie meteo) → - Variabila de control (wind) → [0] – Datele pentru viteza vântului nu sunt disponibile [1] – Datele pentru viteza vântului sunt măsurate - Titlu → - Variabila de control (Rainfallduration) → [0] – Precipitaţii duration data not available [1] – Precipitaţii duration data available - Titlu →

Fişier meteo MOSTA 0 Durata precipitaţiilor: 0 – nu sunt date, 1 – date măsurate 0 Numărul de ani

111

- Numărul de ani (nyear) → - Titlu → Pentru fiecare an se specifică: - Anul →

Julian Temp Rain PET Rainfall 2m Wind WindDay duration speed direction

cm day-1 cm day-1 day m s-1

30 Ziua / Temperatura / Precipitaţii (cm/zi) / Evapotranspiraţie potenţială (cm/zi) / Durata Precipitaţiilor (zile) / Viteza vântului la 2 m (ms-1) / Direcţia vântului (0-N, 90-E, 180-S, 270-W) 1961 1,3.65,0.01,0.029 2,3.15,0,0.026 3,2.9,0,0.02304 ………. 364,-1.8,0,0 365,0.1,0.01,0 1962 1,-0.45,0.01,0 2,0.45,0,0.006 3,1.05,0.38,0.004 ………. 1990 1,-2.65,0,0 2,-3.55,0,0 3,-3.35,0.02,0 4,-5.65,0.02,0 5,-10.2,0,0 ………. 364,0.75,0,0 365,-0.25,0,0

Algoritmii pentru procesarea datelor în cadrul modelului sunt introduşi în subrutine speciale Lista subrutinelor realizate este prezentată în figura următoare.

Daca

Daca

112

Modelul de simulare este legat de bazele de date georeferenţiate prin intermediul utilitarului Map Objects. In acest mod la pornirea programului stratul GIS cuprinzând harta de sol este încărcat în model:

Utilizatorul având posibilitatea ca utilizând mouse-ul să selecteze zona pentru care se doreşte simularea:

Utilizarea modelului pentru un studiu caz Pentru testarea modelului au fost utilizate date de sol, climă şi tehnologie (calendarul lucrărilor agricole, tip de utilaje folosite) din câmpul experimental al ICPA de la Tincăbeşti (sol brun roşcat) – experienţele privind efectul compactării solului asupra producţiei vegetale.

Modelul MOSTA a fost utilizat în diferite opţiuni în funcţie de tipul de date de intrare pentru parametri mecanici ai solului: valori măsurate, valori estimate în cadrul modelului.

113

Dinamica densităţii aparente pentru diferite adâncimi pe profilul de sol este prezentată în figura 79. Se constată că utilizarea drept parametri mecanici ai solului a valorilor evaluate indirect din proprietăţi ale solului existente în majoritatea studiilor pedologice conduce la erori mici de predicţie pentru dinamica densităţii aparente.

In figura 83 este prezentată compararea valorilor măsurate ale densităţii aparente în stratul superior al solului cu valorile simulate. Se constată că modelul MOSTA evaluează corect, pentru acest caz valorile densităţii aparente.

In etapele următoare ale proiectului validarea modelului se va face în amplasamente destinate special acestui scop.

Densitatea aparenta 0-5 cm

1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.50

1 31 61 91 121 151 181 211241 271 301 331361

Ziua

Den

sita

tea

apar

enta

Densitatea aparenta 5-10 cm

1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.50

1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361

Ziua

Dens

itate

a ap

aren

ta

114

Densitatea aparenta 20-30 cm

1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.50

1 31 61 91 121 151 181 211241 271 301 331361

Ziua

Den

sita

tea

apar

enta

Fig. 82. Simularea dinamicii densităţii aparente pe un sol brun roşcat de la Tincăbeşti (---

simulare cu valori măsurate ale proprietăţilor mecanice, --- simulare cu valori ale proprietăţilor mecanice evaluate indirect în model)

Fig. 83. Compararea dinamicii densităţii aparente simulate de modelul MOSTA cu valorile

experimentale (Tincăbeşti, sol brun roşcat)

4.7.1. Prezentarea ROIMPEL Un model de simulare agro-climatic (ROIMPEL) realizat în Visual Basic a fost legat cu GIS (utilizând MapObjects pentru transferul de informaţii) pe baza informaţiilor de sol/teren şi GCM a derivat valori de grid de variabile climatici/climat pentru evaluarea recoltelor cu limitări de date de apă, temperatură, azot şi zilele de lucrabilitate. Ieşirile modelului de simulare sunt distribuite spaţial utilizând legătura cu GIS de sol/teren.

4.7.1.1. Descriere generală ROIMPEL este un model modular de simulare a recoltelor limitate de accesibilitatea solului, apei şi azotului, utilizând date limitate de sol şi climatice uşor de cartografiat. Prin urmare, ROIMPEL este potrivit pentru GIS pe baza proiectelor regionale şi sub-regionale de evaluarea utilizării terenului. Diferite practici pentru management de azot şi apă ar putea fi foarte uşor luate în considerare prin specificarea unor parametrii uşor de derivat prin fişiere externe. ROIMPEL derivă statistici pentru zilele de lucrabilitate (optimă, sol prea ud, sau prea uscat) pentru a fi utilizate în optimizarea utilizării maşinăriilor şi activităţii la nivel de fermă. Concentraţiile de nitraţi care sunt potenţial riscante pentru contaminarea apei freatice sunt derivate opţional.

115

Cerinţele minime pentru datele de sol sunt clasele de textură a solului şi materie organică. Datele climatice minim necesare modelului sunt valori lunare ale mediei zilnice de temperatura aerului şi ale precipitaţiilor cumulate lunar. Astfel, ROIMPEL este foarte util pentru proiecte de cercetare de schimbări climatice în care perturbaţiile parametrilor climatici sunt ajustaţi la scara utilizată din GCM la nivelul unei luni.

4.7.1.2. Dinamica biomasei Raportul cantităţii de masă uscată a culturii produse per unitatea de radiaţie fotosintetică activă interceptată este în mod uzual referit ca eficienţa de utilizare a radiaţiei (RUE). Acest parametru este înmulţit cu radiaţia interceptată zilnică pentru a estima acumularea potenţială a biomasei. Acumularea zilnică de biomasă actuală este apoi calculată prin descreşterea acumulării potenţiale a biomasei cu coeficienţi legaţi de stresurile de apă, temperatură şi azot din domeniul 0-1 (1- nici un stres). Un factor de degradare de 0.1%/zi pentru biomasă este adăugat pentru calculul dinamicii biomasei la iarbă.

4.7.1.3. Eficienţa de utilizare a radiaţiei EUR EUR pentru o cultură se modifică cu creşterea concentraţia CO2 conform cu ecuaţia: EUR = B0 * 100 * CO2 / [ CO2 + B1 * exp (-B2 * CO2) ] unde EUR este în g MJ-1 şi concentraţia de CO2 în ppm. B0, B1 şi B2 sunt parametri specifici pt o anumită cultură. Valorile lor sunt date ca parametrii input în secţiunea date general specifice pentru o cultură a fişierelor de culturi (Fig. 84).

Radiation Use Efficiency

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

350 450 550 650

CO2 Concentation (ppm)

RUE

g /

MJ

Winter WheatSpring WheatWinter BarleyMaizeSunflowerSoybeanPotatoesWinter Oilseed RapeGrass

Fig. 84. Eficienţa de utilizare a radiaţiei EUR pentru o serie de culturi.

Indicele de recoltă ROIMPEL calculează recolta finală ca un procent de biomasă totală aflată deasupra solului corespunzătoare zilei de maturitate. Fiecare cultură este caracterizată de un indice de recoltă mediu dat ca parametru input. Pentru cartofi, ca parametri input sunt daţi un indice de recoltare minim şi unul maxim. Indicele actual de recoltare este calculat ca o valoare în acest domeniu în funcţie de stresul de apă în timpul iniţierii tuberculului.

Pretabilitatea terenului

116

Unele criterii de sol/teren pentru o cultură specifică au fost utilizate eliminând Unităţi Cartografice de Sol/Unităţi de Tip de sol nepretabile pentru o anumită cultură. Trei nivele de criterii de pretabilitate au fost luate în considerare:

1. Pretabilitatea unităţii cartografice de sol depinde doar de condiţii climatice (suma temperaturilor active)

2. Pretabilitatea unităţii tipologice de sol depinde doar de condiţiile climatice şi de criteriile generale de pretabilitate sol/teren inclusiv tipul de sol

3. Nici o pretabilitate după tipul de sol: Pretabilitatea unităţii tipologice de sol depinde doar de condiţiile climatice şi şi de criteriile generale de pretabilitate sol/teren neţinând cont de efectele induse de tipul de sol.

Criteriile de alarmă O situaţie de criză va apărea atunci când recolta aşteptată este redusă sub nivelele normale datorită parametrilor climatici (în principal temperatura aerului). Sunt recunoscute diferite grade de severitate ale crizei. În unele cazuri, cultura se poate recupera şi criza este depăşită.

4.7.1.4. Exemple de utilizare Modelul ROIMPEL a fost utilizat pentru evaluarea recoltelor potenţiale (stres indus numai de temperatură şi precipitaţii) pentru principalele culturi din România (figura 85 prezintă simulările pentru perioada 1991-200 pentru grâul de toamnă şi porumb). Simulările se bazează pe informaţiile cuprinse în harta de sol 1:1.000.000 (format GIS)

Figura 85. Valori medii ale recoltelor de grâu de toamnă şi porumb simulate utilizând modelul ROIMPEL (1991-2000)

117

5. CONCLUZII

S-a urmărit realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să unească cunoştinţe din diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale simulării matematice. Pentru atingerea obiectivului 1 – realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să unească cunoştinţe din diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale simulării matematice, au fost desfăşurate o serie de activităţi care au descris:

- cunoştinţele acumulate la nivel naţional şi internaţional în acest domeniu, - modul în care aceste cunoştinţe se pot integra pentru atingerea obiectivelor generale

şi specifice ale proiectului MOSTA În acest scop, starea agrofizică a solului a fost caracterizată de către principalele funcţii de pedotransfer: legăturile dintre conţinutul de apă din sol, conductivitatea hidraulică, rezistenţa la penetrare şi potenţialului de apă al solului. Fiecare din aceste funcţii poate avea un interval optim, suboptim (mediu) şi minim pentru dezvoltarea sistemului radicular şi absorbţita apei de rădăcini. Suprapunerea acestor intervale corespunzătoare diferitelor funcţii de pedotransfer permite definirea unui indicator sintetic al stării agrofizice a solului. Parametrii de bază care caracterizează funcţiile de pedotransfer sunt modificaţi de lucrările solului şi de procesele naturale ulterioare care conduc la o stare de echilibru a solului. S-au dezvoltat algoritmi de calcul ce au permis realizarea celor 2 activităţi proiectate pentru această etapă:

- model pentru managementului agricol - model de simulare pentru culturile de câmp, punctuale sau cu distribuţie spaţială şi

pentru dinamica apei şi a substanţelor minerale în continuum-ul sol-plantă-atmosferă. Algoritmii stabiliţi în cadrul proiectului au fost codaţi în macro-funcţii Visual Basic într-un fişier de tip workbook dezvoltat în Excel. Programul a fost dezvoltat într-o formă modulară, diferite funcţii fiind activate executând click pe butoane speciale. Programul software pentru baze de date cerut de proiectul MOSTA a fost dezvoltat pentru:

- baze de date de sol care includ proprietăţi de sol standard şi proprietăţile mecanice ale solului legate de procesele de compactarea solului şi managementul agricol;

- baze de date de managementul solului pentru furnizarea de date către MOSTA pentru lucrările solului care influenţează starea agrofizică a stratului de la suprafaţă.

A fost utilizat modelul MicroLEIS pentru administrarea bazelor de date ale proiectului, model care a fost extins pentru a încorpora proprietăţile mecanice ale solului: coeziunea solului (1.1.3), unghiul de frecare internă (1.1.4), sarcina de precompresie (1.1.5), factorul de concentraţie (1.1.6), parametrii ecuaţiei de regresie între indicele de porozitate şi încărcare pentru domeniile elastic şi plastic. Un model de simulare agro-climatic (ROIMPEL) a fost legat cu GIS pe baza informaţiilor de sol/teren şi GCM a derivat valori de grid de variabile climatici/climat pentru evaluarea recoltelor cu limitări de date de apă, temperatură, azot şi zilele de lucrabilitate. Ieşirile modelului de simulare sunt distribuite spaţial utilizând legătura cu GIS de sol/teren.

118

ANEXA 1 Parametrii care descriu limitările de recoltă în programul dezvoltat

Apa din sol Solul este considerat ca un rezervor parţial umplut cu apă. Nivelul zero al rezervorului corespunde umidităţii totale din sol la punctul de ofilire pentru un strat de sol corespunzător la adâncimea maximă a frontului radicular. Volumul maxim al rezervorului este apa din sol maxim accesibilă. Prin urmare, volumul de apă actual din rezervor este apa accesibilă din sol actuală. Rezervorul este umplut cu apă din precipitaţii şi descărcat prin transpiraţia plantelor. Odată ce apa din rezervor depăşeşte volumul maxim al rezervorului, un rezervor suplimentar începe să se umple cu apă. Apa din acest rezervor este apa drenabilă din sol. Acest rezervor suplimentar este umplut de precipitaţii şi descărcat de fluxul de drenaj şi evaporaţie. Într-o primă abordare, pentru limitarea numărului parametrilor input de sol, nu este impusă nici o restricţie asupra volumului maxim al apei din acest rezervor. Acest rezervor suplimentar are o valoare de prag corespunzătoare limitei maxime (ud) a conţinutului de apă pentru lucrabilitate. Dacă această valoare de prag este depăşită, solul nu este lucrabil. Dinamica elementelor de buget de apă (evaporaţie, transpiraţie, drenajul) este calculată utilizând doi algoritmi: 1. Primul algoritm este o ecuaţie generală de tip bilanţ pentru apa din sol în stratul de adâncime

maximă a frontului radicular.

2. Al doilea algoritm utilizează aproximaţia Thornthwaite-Mathers pentru calcularea elementelor de bilanţ de apă pentru conţinuturi de apă din sol mai mici decât maximul apei accesibile şi aproximaţia „timp de deplasare” pentru calcularea fluxului de drenaj pentru conţinuturi de apă din sol mai mari decât apa maxim accesibilă.

Amândoi algoritmii cer împărţirea evapo-transpiraţiei actuale totale în evaporaţie şi transpiraţia plantelor. Pentru această împărţire a fost utilizată formula lui Ritchie. Prin urmare, dinamica indicelui de suprafaţă foliară (LAI) este procesul motrice central pentru dinamica apei din sol în perioada de vegetaţie şi pentru calculul biomasei . Dinamica indicelui de suprafaţă foliară este calculată utilizând indicele maxim de suprafaţă foliară (dmla) şi o funcţie analitică standard autoconstruită care descrie indicele relativ de suprafaţă foliară (raportul între indicele actual de suprafaţă foliară şi cel maxim) ca fiind legat de valorile stadiului de dezvoltare (DVS).

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

DVS

Rel

ativ

e Le

aves

Are

a In

dex

Indicele maxim de suprafaţă foliară este estimat utilizând o tehnică iterativă care armonizează valorile transpiraţiei plantelor cumulate totală cu aprovizionarea cu apă în timpul perioadei de vegetaţie (apa accesibilă în momentul răsăririi + precipitaţiile din perioada de vegetaţie). Prin urmare, este realizată o bilanţ globală de apă. ROIMPEL calculează următoarele elemente ale balanţei de apă cu intervalul de repetare de 1 zi: • Conţinutul de apă din rezervor corespunzător apei accesibile pe adâncimea frontului radicular

maximă: Water(i)

• Transpiraţia actuală : ActTr(I)

119

• Evaporaţia actuală : ActEv(I)

• Drenajul actual : ActDr(I)

• Conţinutul de apă din rezervorul suplimentar care calculează stocarea apei între capacitatea de câmp şi saturaţie: ExtraWat(I).

Temperatura solului Temperatura solului este calculată pentru un pas de timp zilnic utilizând aproximaţia de atenuare cu adâncimea dezvoltată în modelul EPIC (funcţii: DINAMIC_Soil_Temp_Bare pentru solul dezgolit şi DINAMIC_Soil_Temp pentru solul acoperit de cultură). Adâncimea frontului radicular este divizată într-un grid de strate care au aceeaşi densitate aparentă şi umiditate din sol ca valori medii corespunzătoare rezervorului care simulează frontul radicular. Atunci, pentru fiecare strat din grid este calculat factorul de azot dependent de temperatura solului. Utilizând aceste valori de grid este calculată o valoare medie zilnică a factorului de azot dependent de temperatura solului pe toată adâncimea frontului radicular.

Azotul din sol Acumularea şi dinamica de azot sunt calculate similar cu algoritmi EPIC luând în considerare doar un strat de sol care are grosimea adâncimii maxime a frontului radicular (funcţie DINAMIC_Nitrogen). În stadiul actual de dezvoltare a modelului sunt luate în considerare doar formele de nitraţi. Ecuaţiile cinetice chimice care descriu fluxurile de azot între diferite acumulări din sol sunt în funcţie de temperatura solului şi conţinutul de apă din sol. Modelul de simulare include următoarele procese de azot în sol: mineralizare, imobilizare, pierderile de nitraţi şi preluarea de către plante a azotului. Sunt luate în considerare acumulările de azot active şi stabile din sol. Dinamica resturilor de cultură şi acumulările asociate de azot sunt luate în considerare în detaliu în calcularea ratei de descompunere pentru materiale de forma carbohidraţilor, ligninei şi celulozei. Concentraţia de azot (NO3) în soluţia de sol este calculată pentru fiecare zi de simulare. Azotul provenit din fertilizanţi minerali este aplicat automat după criteriile descrise în secţiunea de management.

Lucrabilitatea solului Un indicator cu trei valori este utilizat pentru lucrabilitatea solului:

o 0 – dacă solul este spre ud: conţinutul de apă din rezervorul suplimentar care calculează stocarea apei între capacitatea de câmp şi saturaţie (ExtraWat) este mai mare decât o valoare input de prag (ExtraWorkWater).

o 1 – dacă umiditatea din sol este optimă pentru lucrabilitate: conţinutul de apă din rezervorul suplimentar care calculează stocarea apei între capacitatea de câmp şi saturaţie (ExtraWat) este mai mare decât o valoare input de prag (ExtraWorkWater), sau conţinutul de apă în rezervorul corespunzător apei accesibile pe adâncimea maximă a frontului radicular: Water(i) este mai mic decât o valoare de prag (WorkDryWater)

o 2 – dacă solul este spre uscat: conţinutul de apă în rezervorul corespunzător apei accesibile pe adâncimea maximă a frontului radicular: Water(i) este mai mic decât o valoare de prag (WorkDryWater)

Starea de lucrabilitate a solului pentru fiecare zi din an este calculată cu funcţia Dynamic_Workability_Standard luând în considerare o cultură standard care are o curbă simetrică a suprafeţei foliare cu maximul atins în ziua Julian 180.

120

Parametrii de sol şi Funcţii de pedotransfer ROIMPEL utilizează un număr limitat de parametri de sol/funcţii de pedotransfer: conţinutul de materie organică, densitatea aparentă, apa maxim accesibilă, conţinutul de apă corespunzător limitei de ud şi uscat pentru lucrabilitatea solului, conductivitatea hidraulică pentru frontul umed. Aceşti parametri cantitativi necesari au fost derivaţi din informaţiile calitative accesibile din GIS sol/teren. Au fost derivate Fişiere speciale utilizând ieşirile din proiectul MOSTA care conţin pentru fiecare combinaţie de

o Clasa de materie organică

1- Foarte scăzută

2- Scăzută

3- Medie

4- Ridicată

5- Foarte ridicată

o Clasa texturală

Sistem de cinci clase: 1- Grosieră (<18% Argilă şi >65% Nisip)

2- Medie (18% < Argilă < 35% şi Nisip > 15%, sau Argilă < 18% şi 15% < Nisip < 65%)

3- Medie fină (< 35% Argilă şi < 15 % Nisip)

4- Fină (35% < Argilă < 60%)

5- Foarte fină (> 60% Argilă)

o Clasa structurală

1- Grăunţoasă

2- Coezivă glomerulară

3- Sub-angulară

4- Poliedrică

5- Prismatică

valori cantitative pentru: o Materia organică

o Densitatea aparentă

o Conductivitatea hidraulică pentru frontul umed

o Apa maxim accesibilă

o Conţinutul de apă pentru limita de ud a lucrabilităţii

o Conţinutul de apă pentru limita de uscat a lucrabilităţii

Parametrii derivaţi sunt pentru straturile de sol: 0-20, 20-40 şi 40-60 cm. Parametrii de sol au fost calculaţi utilizând modelul MOSTA luând în considerare diferite practici de management definite prin presiunea indusă de echipamentele de lucrări ale solului la suprafaţa solului:

o Presiune scăzută: Încărcare axială spate: 17 kN, Presiunea de inflaţie din pneu: 60 kPa

o Presiune medie: Încărcare axială spate: 32 kN, Presiunea de inflaţie din pneu: 160 kPa

121

o Presiune ridicată: Încărcare axială spate: 200 kN, Presiunea de inflaţie din pneu: 200 kPa.

Tipul de management este dat prin fişierele input. Datele de sol furnizate de harta digitală de sol a României 1:1 000 000 utilizată în Algoritmii ROIMPEL pentru derivarea funcţii de pedotransfer sunt:

o Tipul de sol După FAO

o clasa texturală de suprafaţă dominantă Sistem de cinci clase

o Clasa de adâncime până la modificarea texturală 1- Modificarea texturală între 20 şi 40 cm adâncime

2- Modificarea texturală între 40 şi 60 cm adâncime

3- Modificarea texturală între 60 şi 80 cm adâncime

4- Modificarea texturală între 80 şi 120 cm adâncime

5- Nici o modificare texturală între 20 şi 120 cm adâncime

o clasa texturală de subsuprafaţă dominantă Sistem de cinci clase

o Clasa de adâncime până la un obstacol pentru rădăcini 1- Nici un obstacol pentru rădăcini între 0 şi 80 cm

2- Obstacol pentru rădăcini între 60 şi 80 cm adâncime

3- Obstacol pentru rădăcini între 40 şi 60 cm adâncime

4- Obstacol pentru rădăcini între 20 şi 40 cm adâncime

o Prezenţa unui strat impermeabil în profilul de sol 1- Nici un strat impermeabil sub 150 cm

2- Strat impermeabil între 80 şi 150 cm

3- Strat impermeabil între 40 şi 80 cm

4- Strat impermeabil în primii 40 cm

Parametrii de sol din harta digitală de sol sunt daţi pentru fiecare Unitate tipologică de sol (STU) atribuit unei Unităţi cartografice de sol dată (SMU). Pentru fiecare SMU ar putea exista maxim 10 STU. Proporţia fiecărei STU în SMU este o dată inclusă în harta digitală de sol. Parametrii de sol de pe harta digitală de sol sunt convertiţi în valori cantitative utilizate de ROIMPEL utilizând următorii paşi (incluşí în funcţia ROIMPEL Prepare_Soil_Data):

1- Atribuirea clasei de materie organică din sol şi clasei structurale utilizând informaţii despre tipul de sol.

2- Evaluarea adâncimii maxime a frontului radicular ca minim între adâncimile corespunzătoare asociate pentru Clasa de adâncime până la un obstacol pentru rădăcini şi adâncimea legată de prezenţa unui strat impermeabil din profilul de sol.

3- Legarea de datele tabelare de sol din Fişierele speciale pentru combinaţia specifică de clase de materie organică, textură şi structură.

4- Calculul parametrilor cantitativi de sol utilizaţi de ROIMPEL din datele tabelare de sol corespunzătoare şi adâncimea maximă frontului radicular.

122

Climă Datele climatice pentru ROIMPEL sunt furnizate de proiectul ATEAM pentru un grid de 10 x 10’ longitudine x latitudine pentru toată România. Pentru fiecare Unitate cartografică de sol sunt asociate datele climatice corespunzătoare celui mai apropiat punct de grid de punctul de etichetă (centrul de greutate al poligonului) pentru SMU. ROIMPEL calculează dinamica variabilelor de stare cu un pas de timp de 1 zi. Datele accesibile de pe gridurile la scară europeană au un pas de timp de 1 lună. Prin urmare, ROIMPEL încorporează funcţii autoconstruite care derivează date climatice zilnice (temperatura, precipitaţii, radiaţie) din valori lunare de temperatură şi precipitaţii.

Temperatura Valorile zilnice pentru temperatură sunt derivate din medii lunare utilizând o procedură în doi paşi:

o Derivarea unei curbe netede de temperatură pe un an prin ajustarea valorilor medii lunare cu o funcţie spline;

o Adăugarea la valoarea zilnică derivată din curba “netedă” de temperatură a unui “zgomot” derivat din distribuţia fractală aleatorie (dimensiunea fractală 1.18). Zgomotul fractal are media nulă şi deviaţia standard = 1. Datele de grid nu au valori pentru deviaţia standard a temperaturii. Prin urmare, ROIMPEL utilizează un algoritm foarte simplu pentru a calma zgomotul fractal prin înumlţirea numerelor aleatorii cu valoarea absolută a diferenţei între temperaturile medii lunare a două luni consecutive.

Precipitaţii Parametrii necesari pentru derivarea datelor zilnice de precipitaţii utilizând generatori de date climatice nu sunt accesibili din gridul de climat la scară europeană. Din această cauză, ROIMPEL utilizează un algoritm simplu pentru distribuţia pe o lună a cantităţii totale a precipitaţiilor care sunt parametru input din gridul de date climatice. Prima dată, numărul de zile de precipitaţiilor este evaluat utilizând cantitatea lunară total de precipitaţii şi un indicator input legat de distribuţia precipitaţiilor pe o lună. Indicatorul de distribuţie a precipitaţiilor are trei valori corespunzătoare pentru caracterizarea agronomică a lunii:

o Lună uscată: numărul de zile de precipitaţii este mic ceea ce corespunde unui stres mare de apă pentru cultura respectivă.

o Lună umedă: precipitaţiile sunt distribuite pentru a minimiza stresul de apă al culturii (numărul maxim de zile de precipitaţii ).

o Lună normală: medie între condiţiile de ud şi uscat. Zilele ploioase sunt apoi distribuite aleatoriu pe o lună. Următorul pas este distribuţia precipitaţiilor lunare totale în fiecare zi ploioasă. ROIMPEL atribuie simplu cantităţi egale de precipitaţii în fiecare zi ploioasă.

Radiaţie ROIMPEL utilizează formula Ängstrom care calculează radiaţia directă din radiaţia solară extraterestră (în funcţie de latitudinea site-ului) şi nebulozitate. Programul evaluează o medie lunară pentru nebulozitate utilizând un algoritm simplu:

o În zilele ploioase, nebulozitatea este 0;

o O zi înainte şi o zi după ziua ploioasă, nebulozitatea este 0.5;

o Pentru toate celelalte zile, nebulozitatea este 0.85;

Formula Ängstrom este aplicată apoi în ziua Julian corespunzătoare pentru mijlocul fiecărei luni utilizând nebulozitatea medie lunară corespunzătoare. Valorile de radiaţie calculate în mijlocul fiecărei luni sunt interpolate cu o funcţie spline pentru furnizarea valorilor zilnice pe tot anul.

123

Evapotranspiraţia potenţială Valorile evapo-transpiraţiei potenţiale sunt calculate utilizând formula Thornthwaite utilizând valori zilnice de temperatură.

Cultură Mai întâi este realizată o clasificare a condiţiilor de sol/climă care evaluează pretabilitatea terenului pentru o cultură dată. Dinamica zilnică a stadiilor de dezvoltare, a stresurilor de apă, temperatură şi azot sunt principalele procese de dezvoltare a culturii simulate în modelul ROIMPEL pentru terenul pretabil la o anumită cultură. Acumularea biomasei se face pe baza eficienţei de utilizare a radiaţiei şi radiaţiei fotosintetice active netă. Eficienţa de utilizare a radiaţiei este sensibilă la concentraţia CO2. Creşterea biomasei zilnice potenţiale funcţie de radiaţie este corectată cu stresurile de temperatură, apă şi azot. Penalizări suplimentare pentru recolte sunt incluse prin criteriile de alarmă (parametrii climatici nefavorabili în timpul celor mai sensibile stadii de dezvoltare) pe baza fiziologiei specifice culturii.

Stadii de dezvoltare Indicele stadiului de dezvoltare (0-1) este calculat cu diferiţi algoritmi în funcţie de gradul de acurateţe cerut de procesele fiziologice. Este accesibil un algoritm generic pentru a fi utilizat pentru toate culturile. Algoritmul este dezvoltat separat pentru culturile de primăvară şi iarnă. Algoritmul utilizează un procedeu de acumulare simplă de grade de temperatură pe zi luând în considerare Indicele stadiului de dezvoltare ca raport între suma actuală de grade-zi şi suma de grade-zi între răsărire şi maturitate. Această abordare este utilizată pentru: porumb, soia şi floarea soarelui. Au fost incluşi în software algoritmi specifici pe cultură. În stadiul actual de dezvoltare a modelului, au fost incluşi următorii algoritmi:

− pentru grâu de toamnă şi grâu de primăvară, algoritmul modelului de simulare AFRC şi baza de date de cunoştinţe a proiectului MARS;

− pentru rapiţa de ulei şi cartofi, algoritmi derivaţi din baza de date de cunoştinţe a proiectului MARS;

− pentru iarbă, algoritmul derivat din modelul WEPP. Toţi algoritmii calculează timpul între însămânţare şi răsărire utilizând acumularea temperaturilor active pe o temperatură de bază specifică pe o cultură. Valorile zilnice ale indicelui stadiului de dezvoltare sunt stocate în vectorul DevStage(I) cu valori în fiecare zi Julian a anului (pentru perioada fără cultură, valorile sunt “0”).

Grâu

Stadiile de dezvoltare ale grâului sunt evaluate utilizând algoritmii dezvoltaţi în modelul AFRCWHEAT şi baza de date de cunoştinţe de cultură derivate din proiectul MARS. ROIMPEL este explicit luând în considerare următoarele stadii de dezvoltare:

o Răsărire

o Înfrăţire

o Apariţia frunzei stindard

o Faza de burduf

o Începutul umplerii bobului

o Terminarea umplerii bobului

o Maturitate

124

Temperatura se presupune că variază sinusoidal într-o zi între valoarea maximă (Tmax) şi minimă (Tmin), iar incrementul lui Tt pentru 1 zi este aproximativ suma a opt perioade de 3 h (4):

∑=

=

−=8r

1rbt )TT(

81T

unde T = Tmin + pr (Tmax - Tmin)

şi pr = 1/2[1+cos(π(2r-1)/8)]

Incrementul perioadei foto-termice este obţinută prin înmulţirea lui Tt cu un factor de fotoperioadă, notat Fp

Fp = 0 dacă P<Pb = (P-Pb)/(Popt-Pb) dacă Pb<P<Popt = 1 dacă P>Popt

unde Popt este o fotoperioadă optimă după care viteza de dezvoltarea nu mai este sensibilă la fotoperioadă; Popt a fost setat la 20 h, dacă P niciodată nu depăşeşte această valoare pentru orice stadiu de interes. Incrementul perioadei foto-vernal-termică este calculată prin înumlţirea PTt cu un factor de vernalizare Fv. Fv depinde de acumularea zilelor de vernalizare (VDD) şi acestea la rândul lor depind de eficacitatea vernalizării (Veff) a temperaturii ambientale zilnice.

Veff = 1 dacă 3<T<10 oC

= (T+4)/7 dacă -4<T< 3 oC = (17-T)/7 dacă 10<T<17 oC

Valoarea medie pentru Veff pentru fiecare zi este determinată presupunând o variaţie sinusoidală a temperaturii şi VDD este valoarea acumulată a Veff de la semănat, Fv este definită ca

Fv = 0 dacă VDD< 8 zile = (VDD-8)/25 dacă 8<VDD<33 zile = 1 dacă VDD>33 zile

O alternativă a modelului AFRCWHEAT pentru calculul sumei temperaturilor active între perioada de răsărire şi înfrăţire a fost derivată în proiectul MARS (Temperatura de bază = 0oC): ΣTEmerg-DoubleRidge = A + B * sowday + C * ϕ + D * sowday * ϕ unde sowday - ziua de semănat Julian, ϕ – latitudinea (grade) A, B, C, D – coeficienţi de regresie.

Grâu de toamnă Parametrii pentru modelul AFRCWHEAT sunt daţi în partea de model specific DVS a fişierului de cultură. Parametrii A, B, C, D pentru calcularea ΣTEmerg-DoubleRidge sunt:

125

A = 2849 B = -5.32 C = -5.34 D = 0

Grâu de primăvară Parametrii pentru modelul AFRCWHEAT sunt daţi în partea datele modelului specific DVS a fişierului de cultură. Parametrii A, B, C, D pentru calcularea the ΣTEmerg-DoubleRidge sunt: A = 2532 B = -16.1 C = -27.3 D = 0.25

Durum Parametrii pentru modelul AFRCWHEAT sunt daţi în partea datele modelului specific DVS a fişierului de cultură. Parametrii A, B, C, D pentru calcularea the ΣTEmerg-DoubleRidge sunt: A = 2532 B = -16.1 C = -27.3 D = 0.25

Orz Stadiile de dezvoltare ale orzului sunt calculate utilizând aceiaşi algoritmi pe baza modelului AFRCWHEAT ca cei pentru grâu. ROIMPEL este explicit luând în considerare următoarele stadii de dezvoltare al orzului:

− Răsărire − Înfrăţire − Maximă Primordia − Faza de burduf − Maturitate

Orz de toamnă Parametrii pentru modelul AFRCWHEAT adaptat pentru orzul de toamnă luând în considerare datele furnizate de baza de date de cunoştinţe de cultură a proiectului MARS sunt daţi în partea de datele modelului specific DVS a fişierului de cultură.

Orz de primăvară Parametrii pentru modelul AFRCWHEAT adaptat pentru orzul de toamnă luând în considerare datele furnizate de baza de date de cunoştinţe de cultură a proiectului MARS sunt daţi în datele modelului specific DVS partea a fişierului de cultură.

Porumb

Stadiile de dezvoltare pentru porumb sunt calculate utilizând suma temperaturilor active (ΣT) între răsărire şi maturitate. Pentru definirea fazelor critice au fost luate în considerare următoarele stadii de dezvoltare:

o Primul stadiu de dezvoltare: Temperaturi active cumulate <= 0.25 * ΣT o Înspicare: Temperaturi active cumulate = 0.5 * ΣT o Umplerea bobului: Temperaturi active cumulate = 0.6 * ΣT o Coacerea în pârgă: Temperaturi active cumulate > 0.6 * ΣT.

Clasificarea FAO a cultivarilor de porumb au fost incluse în ROIMPEL: o Dacă ΣT < 800o terenul nu este pretabil pentru cultivarea porumbului o FAO clasa 1: 8000 < ΣT < 10000 o FAO clasa 2: 10000 < ΣT < 12000

126

o FAO clasa 3: 12000 < ΣT < 14000 o FAO clasa 4: 14000 < ΣT < 15000 o FAO clasa 5: 15000 < ΣT < 16500 o FAO clasa 2: ΣT > 16500

Temperatura de bază pentru suma temperaturilor active este 100C. ROIMPEL calculează prima dată suma temperaturilor active pentru fiecare an în intervalul specificat de utilizator. Clasa de cultivari de porumb este atunci atribuită utilizând două opţiuni:

o Nici un risc: utilizând suma minimă a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării;

o Risc: utilizând suma medie a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării.

Principalele stadii de dezvoltare a porumbului sunt definite utilizând Indicele stadiului de dezvoltare (DSI) după cum urmează:

o Primul stadiu de dezvoltare: DSI < 0.25 o Înspicare: 0.45 <= DSI < 0.5 o Umplerea bobului: 0.5 <= DSI < 0.6 o Coacerea în pârgă: 0.6<= DSI < 1

Floarea soarelui Perioada de vegetaţie pentru floarea soarelui necesită temperaturi mai mari de 9oC. Stadiile de dezvoltare pentru floarea soarelui sunt calculate utilizând suma temperaturilor active (ΣT) între răsărire şi maturitate. Pentru definirea fazelor critice următoarele stadii de dezvoltare au fost luate în considerare:

o Primul stadiu de dezvoltare: Temperaturi active cumulate <= 0.31 * ΣT o Înspicare: Temperaturi active cumulate = 0.63 * ΣT o Umplerea bobului: Temperaturi active cumulate = 0.79 * ΣT

Clasificarea FAO pentru varietăţile de floarea soarelui a fost inclusă în ROIMPEL: o Dacă ΣT < 2100o terenul nu este pretabil pentru cultivarea florii soarelui o FAO clasa 1: 21000 < ΣT < 22000 o FAO clasa 2: 22000 < ΣT < 23000 o FAO clasa 3: 23000 < ΣT < 24000 o FAO clasa 4: 24000 < ΣT < 25000 o FAO clasa 5: ΣT > 25000

Temperatură de bază pentru suma temperaturilor active este 00C. ROIMPEL calculează prima dată suma temperaturilor active pentru fiecare an în intervalul specificat de utilizator. Clasa de varietăţi de floarea soarelui este atribuit utilizând două opţiuni:

o Nici un risc: utilizând suma minimă a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării

o Risc: utilizând suma medie a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării

Principalele stadii de dezvoltare ale florii soarelui sunt definite utilizând indicele stadiului de dezvoltare (DSI) după cum urmează:

o Primul stadiu de dezvoltare: DSI < 0.31 o Înspicare: 0.44 <= DSI < 0.63 o Umplerea bobului: 0.63 <= DSI < 0.79

Soia

Perioada de vegetaţie pentru soia necesită temperaturi mai mari de 10oC. Stadiile de dezvoltare pentru soia sunt calculate utilizând suma temperaturilor active (ΣT) între răsărire şi maturitate. Pentru definirea fazelor critice următoarele stadii de dezvoltare au fost luate în considerare:

o Primul stadiu de dezvoltare: Temperaturi active cumulate <= 0.2 * ΣT

127

o Creşterea intensă: Temperaturi active cumulate = 0.3 * ΣT o Iniţierea organelor reproductive: Temperaturi active cumulate = 0.4 * ΣT o Înspicare: Temperaturi active cumulate = 0.68 * ΣT o Umplerea bobului: Temperaturi active cumulate = 0.8 * ΣT

Clasificarea FAO a varietăţilor de soia a fost inclusă în ROIMPEL: o Dacă ΣT < 1000o terenul nu este pretabil pentru cultivarea soiei o FAO clasa 1: 10000 < ΣT < 11500 o FAO clasa 2: 11500 < ΣT < 12500 o FAO clasa 3: 12500 < ΣT < 13500 o FAO clasa 4: 13500 < ΣT < 14500 o FAO clasa 5: ΣT > 14500

Temperatură de bază pentru suma temperaturilor active este 100C. ROIMPEL calculează prima dată suma temperaturilor active pentru fiecare an în intervalul specificat de utilizator. Clasa de varietăţi de soia este atunci atribuită utilizând două opţiuni:

o Nici un risc: utilizând suma minimă a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării

o Risc: utilizând suma medie a temperaturilor active pentru serii de timp luate în considerare în rularea simulării

Principalele stadii de dezvoltare pentru soia sunt definite utilizând indicele stadiului de dezvoltare (DSI) după cum urmează:

o Creşterea intensă timpurie : 0.2 <= DSI < 0.3 o Iniţierea organelor reproductive: 0.3 <= DSI < 0.4 o Înspicare: 0.4 <= DSI < 0.68 o Umplerea bobului: 0.68 <= DSI < 0.8 o Coacerea în pârgă: 0.8 <= DSI < 1

Rapiţă de ulei de toamnă Algoritmul dinamicii stadiului de dezvoltare a rapiţei de ulei de toamnă a fost derivat din baza de date de cunoştinţe de cultură MARS . Următoarele stadii de dezvoltare sunt luate în considerare:

o Răsărire o Formarea rozetei o Repausul vegetativ din iarnă care include vernalizarea o Regenerarea vegetaţiei o Alungirea tulpinii o Înflorire o Terminarea înspicării o Coacerea în pârgă

Momentul pentru formarea rozetei este calculat utilizând suma temperaturilor active. Repausul vegetativ din iarnă începe după formarea rozetei şi se termină după 5 zile consecutive cu temperatura medie mai mare de 5oC. Zilele de vernalizare sunt luate în considerare dacă în timpul repausul vegetativ din iarnă temperatura este în domeniul 0-7oC. După regenerarea vegetaţiei se iniţiază alungirea tulpinii. Lungimea perioadei de alungirea tulpinii este calculată utilizând suma temperaturilor active. Înflorirea ar putea apărea în timpul perioadei de alungire a tulpinii. Dacă există mai mult de 40 zile de vernalizare, înflorirea începe atunci când lungimea zilei este mai mare de 10 ore. În acest caz, înflorirea nu este legată de acumularea gradelor active. Dacă rapiţa de ulei de toamnă nu a fost complet vernalizată, înflorirea începe la terminarea perioadei de alungirea tulpinii. Lungimea stadiului de dezvoltare de înspicare este calculată utilizând suma temperaturilor active.

128

Acelaşi algoritm (suma temperaturilor active) este utilizat pentru determinarea zilei de maturitate şi momentului de coacere în pârgă.

Cartofi (Timpurii, Cultură principală) Baza de date de cunoştinţe de cultură a proiectului MARS a fost utilizată pentru derivarea algoritmilor pentru a descrie fiziologia cartofilor. Următoarele stadii de dezvoltare pentru cartofi sunt luate în considerare în ROIMPEL:

o Plantare – răsărire luând în considerare tuberculi germinaţi şi ne-germinaţi o Dezvoltarea covorului vegetal o Formarea tuberculului o Dezvoltarea tuberculului o Terminarea perioadei de vegetaţie/desfiinţarea culturii

Pentru tuberculii ne-germinaţi este calculat cu un proces în două etape: o iniţierea germenilor o alungirea

Pentru tuberculii germinaţi este luată în considerare doar alungirea germenilor. În amândouă cazurile un algoritm pe baza acumulării temperaturilor active. Perioada între răsărire şi alungirea maximă a învelişului vegetal este determinată pe baza acumulării temperaturilor active. Formarea tuberculului este independentă de dezvoltarea învelişului vegetal. Momentul pentru formarea tuberculului este calculat utilizând temperaturile active. Tuberculii se dezvoltă în perioada dintre formarea tuberculului şi terminarea vegetaţiei. Terminarea vegetaţiei este realizată pe baza temperaturilor care distrug învelişul vegetal: mai mult de 3 zile cu temperaturi mai mici decât 6oC, sau mai mult de 6 zile cu temperaturi mai mari de 30oC.

Graminee Perioada de început şi terminare pentru păşunat sunt calculate ca:

o prima zi după 1 Martie în care umiditatea din sol scade cu 1 cm sub capacitatea de câmp cu un maxim de 60 zile;

o prima zi după 31 August în care umiditatea din sol creşte cu 1 cm peste capacitatea de câmp cu o limită de 60 zile de asemenea.

129

ANEXA 2 Eficienţa de utilizare a radiaţiei pentru principalele culturi

Stresul de apă Stresul de apă poate fi apreciat atât în general pentru toate culturile, cât şi în mod special pentru fiecare cultură în parte.

Toate culturile Dacă umiditatea din sol este mai mică decât maximul apei accesibile atunci este calculat un coeficient de stres al deficitului de apă pe domeniul cuprins între 1 (nici un stres) şi 0 (stres maxim). Pentru toate culturile factorul de stres de apă este calculat zilnic utilizând o formulă simplă:

WueWStr(i) = [ ActTr(i) / PotTr(i) ]a unde i este ziua Julian şi a este un coeficient empiric: a = 0.5 pentru latitudini mai mici de 450

a = 1 pentru latitudini mai mare de 450. Pentru iarbă a = 1.5 pentru toate latitudinile. Dacă umiditatea din sol este mai mare decât umiditatea din sol corespunzătoare limitei de umiditate a lucrabilităţii solului, este calculat un factor de stres legat de deficitul de aeraţie din sol utilizând formula CorrectionExcessWater(i) = [ 1 / ζ ]n unde ζ – un factor empiric din domeniul 2-3 n – numărul de zile consecutive cu exces de apă în sol.

Specific pentru o cultură Cartofi

Pentru cartofi este dat un indice de recoltare minim şi maxim ca date input pentru o cultură. Indicele actual de recoltare este apoi calculat în acest domeniu cu formula:

HVI = HVImax – [HVImax – HVImin] * [1-ξ] unde ξ – raportul între numărul actual mediu de tuberculi per stem (Ntubers) şi numărul potenţial de tuberculi per stem (7.2):

ξ = Ntubers / 7.2 Numărul actual mediu de tuberculi per stem depinde de stresul de apă în timpul răsăririi şi de ziua iniţiere a tubercului:

Ntubers = 7.2 – 0.16 * NWstres unde NWstres – numărul de zile între răsărire şi ziua de iniţiere a tuberculului cu umiditatea din sol mai mică decât (0.5 x Apa maxim accesibilă).

Stresul de azot Factorul de stres de azot (0-1) este calculat ca:

Nstres(i) = 1 - 0.5 * Ωi / [Ωi + Exp(3.39 - 10.93 * Ωi)] unde Ωi – o variabilă legată de raportul între azotul furnizat de sol (NSoilSupply) şi necesarul de azot al culturii (NCropDemand) în ziua i.

Ωi = 1 – NSoilSupply (i) / NCropDemand (i) Necesarul de azot al culturii este calculat ca diferenţă între cantitatea de azot potenţială corespunzătoare biomasei culturii în ziua i (NCropPotential) şi cantitatea de azot actuală în cultură (NCropActual):

130

NCropDemand(i) = NCropPotential(i) – NCropActual(i) Cantitatea de azot potenţială în ziua i este dată de: NCropPotential(i) = [ bN1 + bN2 * DevStagei + bN3 * DevStagei

2 ] * Biomassi unde bN1, bN2 şi bN3 – parametrii dependenţi de cultură Biomassi – biomasa în ziua i. DevStagei – stadiul de dezvoltare (0-1) corespunzătoare zilei i. Cantitatea de azot actuală în cultură în ziua i este: NCropActual(i) = Σ NSoilSupply unde suma este efectuată din ziua de răsărire până în ziua curentă (i). Azotul furnizat de sol NSoilSupply este dat de: NSoilSupply(i) = ActTr (i) * Nconc unde ActTr(i) – transpiraţia actuală, Nconc – concentraţia de azot în soluţia de sol.

Stresul de temperatură Factorul de stres de temperatură (0-1) este calculat utilizând formula: WueTStr(i) = sin π/2 * [Temp(i) – Tmin] / [Topt – Tmin] unde Temp(i) – temperatura medie din aer în ziua i, Tmin şi Topt – temperatura minimă şi optimă pentru cultura dată.

131

ANEXA 3 Criterii pentru evaluarea pretabilităţii SMU/STU pentru grâu de toamnă Pentru eliminarea unor Unităţi Cartografice de Sol/Unităţi de Tip de sol nepretabile pentru o anumită cultură, au fost luate în calcul trei nivele de criterii de pretabilitate:

− Pretabilitatea unităţii cartografice de sol depinde doar de condiţii climatice (suma temperaturilor active)

− Pretabilitatea unităţii tipologice de sol depinde doar de condiţiile climatice şi de criteriile generale de pretabilitate sol/teren inclusiv tipul de sol

− Nici o pretabilitate după tipul de sol: Pretabilitatea unităţii tipologice de sol depinde doar de condiţiile climatice şi şi de criteriile generale de pretabilitate sol/teren neţinând cont de efectele induse de tipul de sol.

Pentru grâul de toamnă, următoarele criterii sunt utilizate pentru evaluarea pretabilităţii SMU/STU:

• Climă: Suma temperaturilor active (temperatură de bază: 0oC) mai mare decât 1900o. Suma este luată în considerare de la începutul anului până în lunile de vară/toamnă cu temperatura > 9oC;

• Teren/Sol: o Pantă <= 15% o Adâncimea la care apare un obstacol pentru rădăcini > 40 cm o Adâncimea până la stratul impermeabil > 40 cm o Stratul de la suprafaţă textură: organic o Solurile nepretabile pentru grâul de toamnă:

Cambosol andic-eutric, Cambosol gleic-eutric, Cambosol molic, Cambosol calcic

Luvosol albo-stagnic glosic Rendzină eutrică Gleiosol distric, Gleiosol umbric, Gloiosol umbric-histic Litosol tipic Aluviosol calcaric, Aluviosol eutric Luvosol roşcat-calcic Histosol tipic Podzol criostagnic, Podzol umbric, Podzol litic, Podzol tipic, Podzol

feriluvic Arenosol tipic Roca la zi Regosol tipic Andosol tipic Litosol distric Dacă nu este irigat:

• Vertosol tipic • Planosol tipic

132

ANEXA 4 Criteriile de alarmă Sunt prezentate în continuare criteriile pentru evaluarea unei situaţii de criză (alarmă) pentru diferite culturi.

Grâu Stabilirea culturii

Un criteriu de criză pentru stabilirea culturii este DACĂ deficitul de apă din sol este mai mare de 5 mm pentru 7 zile consecutive între semănat şi răsărire SAU în aceeaşi perioadă temperatura minimă este sub –8oC. Nici o descreştere în recoltă nu este legată de acest criteriu de criză.

Primul stadiu de dezvoltare DACĂ există mai mult de 14 zile cu deficitul de apă din sol mai mare de 5 mm SAU temperatura minimă este sub –20oC în perioada între zilele de răsărire şi înfrăţire, ATUNCI recolta finală scade cu 10%. Aceeaşi descreştere a recoltei se realizează DACĂ temperatura minimă este mai mică de –4oC cu 4 zile înainte şi după ziua înfrăţirii.

Creşterea vegetativă târzie DACĂ deficitul de apă din sol este mai mic de 75% din maximul apei accesibile pentru mai mult de 21 zile între stadiile de înfrăţire şi formarea a spiculeţului, ATUNCI recolta finală scade cu 10%.

Înspicare DACĂ o săptămână înainte de faza de burduf temperatura minimă este mai mică de –40C SAU temperatura maximă este mai mare de 300C, ATUNCI recolta finală este redusă cu 15%.

Umplerea bobului DACĂ temperatura maximă este mai mare de 300C pentru 3 zile consecutive în perioada umplerii bobului, ATUNCI recolta finală scade cu 15%.

Coacerea în pârgă DACĂ în perioada dintre terminarea umplerii bobului până la maturitatea culturii există mai mult de 10 zile ploioase, ATUNCI recolta finală este redusă cu 10%.

Recoltare DACĂ în următoarele 10 zile după maturitate există mai puţin de 4 zile lucrătoare, ATUNCI recolta este redusă cu 10%.

Orz Stabilirea culturii

O criză apare DACĂ deficitul de apă din sol este mai mare de 5 mm pentru 7 zile consecutive SAU temperatura minimă este mai mică de –10oC între semănat şi răsărire. Nici o pierdere de recoltă nu e asociată cu acest criteriu de criză.

Primul stadiu de dezvoltare DACĂ temperatura minimă este mai mică de -15oC între răsărire şi înfrăţit, ATUNCI recolta finală este redusă cu 10%.

Creşterea vegetativă târzie DACĂ temperatura este mai mare de 28oC în mai mult de 20% din zilele dintre înfrăţire şi apariţia mugurilor florali (iniţierea înfloririi) SAU DACĂ temperatura este mai mare de 32oC în mai mult de 20% din zilele dintre faza de burduf şi apariţia mugurilor florali (iniţierea înfloririi), ATUNCI recolta finală scade cu 10%.

Înspicare

133

DACĂ temperatura minimă este mai mică de 5oC SAU temperatura maximă este mai mare de 30oC în săptămâna înainte de faza de burduf, ATUNCI recolta este redusă cu 15%.

Umplerea bobului DACĂ apa accesibilă din sol este mai mică de 4% din maximul apei accesibile în prima jumătate din intervalul între faza de burduf şi maturitate, ATUNCI recolta descreşte cu 15%.

Porumb Stabilirea culturii

DACĂ pentru mai mult de 3 zile temperatura din stratul de la suprafaţă este mai mică de 5oC între semănat şi răsărire, ATUNCI recolta este redusă cu 10%.

Primul stadiu de dezvoltare DACĂ temperatura minimă este mai mică de -4oC SAU temperatura medie este mai mică decât 5oC pentru 3 zile consecutive SAU temperatura medie este mai mică de 5oC în mai mult de 10 zile de la răsărire până la 0.25 din stadiul de dezvoltare, ATUNCI recolta este redusă cu 10%.

Înspicare În timpul înspicării, DACĂ temperatura medie este mai mare de 29oC SAU, în aceeaşi zi, temperatura maximă este mai mare de 30oC şi temperatura minimă este mai mică de 10oC SAU, pentru mai mult de 3 zile consecutive, apa accesibilă este mai mică decât 40% din maximul apei accesibile SAU, pentru mai mult de 7 zile, apa accesibilă este mai mică decât 50% din maximul apei accesibile, ATUNCI recolta scade cu 25%.

Umplerea bobului DACĂ apa accesibilă este mai mică decât 50% din maximul apei accesibile pentru mai mult de 5 zile consecutive, SAU apa accesibilă este mai mică decât 50% din maximul apei accesibile în mai mult de 10 zile în perioada umplerii bobului, ATUNCI scăderea recoltei este 15%.

Coacerea în pârgă DACĂ temperatura medie este mai mică de 3oC între terminarea umplerii bobului şi maturitate, ATUNCI recolta scade cu 15%.

Floarea soarelui Stabilirea culturii

DACĂ temperatura din stratul de la suprafaţă este mai mică de 7oC pentru mai mult de 3 zile consecutive între semănat şi răsărire, ATUNCI recolta este redusă cu 10%.

Primul stadiu de dezvoltare DACĂ temperatura minimă este mai mică de -2oC în timpul faza de creştere vegetative timpurie, ATUNCI recolta finală scade cu 20%.

Înspicare DACĂ temperatura medie a aerului este mai mare de 30oC SAU apa accesibilă este mai mică decât 40% din maximul apei accesibile pentru mai mult de 4 zile consecutive SAU apa accesibilă este mai mică de 50% din maximul apei accesibile pentru mai mult de 7 zile în timpul înspicare, ATUNCI recolta finală se reduce cu 20%.

Umplerea bobului DACĂ temperatura medie aerului este mai mare de 30oC pentru 3 zile consecutive SAU temperatura medie aerului este mai mică de 15oC pentru 3 zile consecutive în perioada umplerii bobului, ATUNCI recolta scade cu 10%.

134

Soia Stabilirea culturii

Acest criteriu de criză apare DACĂ temperatura din stratul de la suprafaţă este mai mică de 5oC pentru mai mult de 3 zile consecutive în perioada dintre semănat şi răsărire. Nu există nici o scădere a recoltei asociată cu acest criteriu.

Creşterea intensă DACĂ temperatura medie a aerului este mai mică de 14oC pentru mai mult de 4 zile consecutive în timpul perioadei de creştere vegetativă intensă, ATUNCI recolta finală scade cu 5%.

Iniţierea organelor reproductive DACĂ temperatura medie a aerului este mai mică de 16oC în 4 zile consecutive în timpul iniţierii organelor reproductive, ATUNCI recolta scade cu 10%.

Înspicare DACĂ temperatura medie a aerului este mai mică de 17oC în 4 zile consecutive SAU dacă apa accesibilă este mai mică de 50% din maximul apei accesibile în mai mult de 7 zile în timpul înspicării, ATUNCI recolta finală scade cu 20%.

Umplerea bobului DACĂ temperatura medie a aerului este mai mică de 13oC în 4 zile consecutive, ATUNCI recolta scade cu 10%.

Coacerea în pârgă DACĂ temperatura medie a aerului este mai mică de 8oC între terminarea umplerii bobului şi maturitate, ATUNCI recolta scade cu 5%.

Rapiţa de iarnă Repausul vegetativ de iarnă

DACĂ în timpul perioadei de vegetaţie din toamnă este formată rozeta şi DACĂ temperatura minimă este mai mică de -120C doar într-o zi în timpul acestei perioade ATUNCI recolta finală este redusă cu 10%. În cazul în care nu se formează rozeta, temperatura minimă de prag este -80C.

Alungirea tulpinii DACĂ temperatura este mai mare de 170C în mai mult de ¼ din zilele din perioada dintre regenerarea vegetaţiei în primăvară şi ziua finală pentru alungirea tulpinii ATUNCI recolta scade cu 10%.

Înspicare DACĂ în timpul înspicării temperatura aerului este mai mică de -10C pentru cel puţin o zi atunci recolta scade cu 30%.

Cartofi Stabilirea culturii

DACĂ temperaturile sunt mai mici de –0.8oC pentru 4 zile consecutive între plantare şi răsărire ATUNCI germenii sunt distruşi şi pierderile de recoltă sunt de 50%.

Dezvoltarea învelişului vegetal DACĂ temperaturile sunt mai mici de –2oC pentru 3 zile consecutive între ziua de răsărire şi închiderea învelişului vegetal ATUNCI pierderile de recoltă sunt de 25%. DACĂ temperaturile sunt mai mari de 230C pentru 5 zile consecutive între răsărire şi închiderea învelişului vegetal ATUNCI pierderile de recoltă sunt de 15%.

135

DACĂ temperaturile sunt mai mici de –2oC pentru 3 zile consecutive şi mai mari de 230C pentru 5 zile consecutive între răsărire şi închiderea învelişului vegetal ATUNCI pierderile de recoltă sunt de 30%.

Fază vegetativă târzie DACĂ temperaturile sunt mai mici de –30C pentru 3 zile consecutive între închiderea învelişului vegetal şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt până la 35%. DACĂ temperaturile sunt mai mari de 240C pentru 4 zile consecutive între închiderea învelişului vegetal şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt până la 15%. DACĂ temperaturile sunt mai mici de –3oC pentru 3 zile consecutive şi temperaturi sunt mai mare de 24oC pentru 4 zile consecutive între închiderea învelişului vegetal şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt până la 40%.

Formarea tuberculului DACĂ lungimea zilei în momentul formării tuberculului este mai mare de 15 ore, ATUNCI pierderile sunt până la 40%.

Dezvoltarea tuberculului DACĂ temperaturile sunt mai mici de –10C pentru 3 zile consecutive între ziua de iniţiere a tuberculului şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt de până la 40%. DACĂ temperaturile sunt mai mari de 290C pentru 4 zile consecutive între ziua de iniţiere a tuberculului şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt de până la 20%. DACĂ temperaturile sunt mai mici de –10C pentru 3 zile consecutive şi mai mari de 290C pentru 4 zile consecutive între ziua de iniţiere a tuberculului şi maturitate ATUNCI pierderile de recoltă sunt de până la 40%.

136

Anexa 5

Descrierea glosarului de

1. Identificarea setului de date/ descrierea fermei

1.1. Regiunea O parte a unui stat considerat ca o unitate din punct de vedere geografic, funcţional, social sau cultural.

CODE SPANISH [AAA] Andalucia [AAE] Extremadura 1.2. Provincie

Un teritoriu guvernat ca parte a unei regiuni. CODE SPANISH [AAA] Almeria [AAC] Cadiz [AAD] Cordoba [AAG] Granada [AAH] Huelva [AAJ] Jaen [AAM] Malaga [AAS] Sevilla 1.3. Regiunea naturală

O parte a unei provincii considerate ca o unitate din punct de vedere geografic. CODE SPANISH Almeria [AAA] Almanzora Alto [AAB] Almanzora Bajo [AAG] Andarax Gador [AAD] Campo Dalias [AAN] Campo Nijar [AAT] Campo Tabernas [AAV] Los Velez [AAR] Rio Nacimiento Cadiz [AAC] Campiña 1.4. Municipalitate

O parte a unei regiuni naturale autoguvernată. CODE SPANISH Almanzora Alto [AAA] Roqueta de Mar 1.5. Numele fermei

Numele fermei ca unitate de luare a deciziei, incluzând gospodăria, sistemele de culturi şi şeptelul, care realizează produse vegetale şi animale pentru consum şi vânzare.

CODE SPANISH [AAT] Tipica

137

[AAH] La Hampa [AAE] Espechilla [AAM] Marlos 1.6. Dimensiunea fermei

Suprafaţa fermei exprimată în hectare (de ex. 225). 1.7. Latitudine 1 şi 2

Latitudinea maximă şi minimă a fermei, exprimată în grade, minute şi secunde (de ex. N37 11 30 şi N37 11 27).

1.8. Longitudine 1 şi 2 Longitudinea maximă şi minimă a fermei, exprimată în grade, minute şi secunde (de ex. W03 43 38 şi W03 43 35).

1.9. Contractul de arendă Drepturile sau aranjamentul de administrare a unei ferme.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAO] Owned En propiedad Propriété Eigentum [AAR] Rented Alquilada Louée Pacht [AAU] Usufructed En usufructo Usufruit Beschraenkter

Besitz [AAP] Public domain Dominio publico Domaine

publique Oeffentlicher Bereich

[AAC] Collective holding

Propiedad colectiva

Propriété collective

Kollektiver Besitz

1.10. Numele proprietarului

Persoana civilă sau juridică c a r e exercită controlul managementului over the agricultural holding operation and takes major decisions regarding resource use.

CODE SPANISH [AAC] CSIC-IRNAS 1.11. Numele intervievatului

Numele persoanei care participă la interviu. CODE SPANISH [AAf] Manuel Fernandez 1.12. Enumerator's numele

Numele presoanei care desfăşoara interviul. CODE SPANISH [AAM] Juan A. Moreno [AAI] Equipo IMPEL 1.13. Enumeration date

Data la care se desfăşoara interviul. (de ex. 16.12.96).

1.14. Sursa de informaţii Deşi informaţia în MDBm este colectatăt în principal prin intervievarea fermierilor, este posibil să se ţină seama si de alte surse.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAE] Collected Mediante Au travers d'une Datensammlung

138

through interview of farmers

encuesta a agricultores

enquête auprès des agriculteurs

durch Interview mit den Farmern

[AAR] Collected through estimation of researchers

Mediante estimacion de investigadores

Au travers d'une estimation scientifique

Datensammlungdurch Einschaetzung der Forscher

[AAM] Collected through measurement of researchers

Mediante mediadas de investigadores

Au travers de mesures scientifiques

Datensammlung durch Messungen der Forscher

[AAD] Collected from documents

De publicaciones Publications Datensammlung aus Dokumenten

[AAI] Inferrred information

Informacion referida

Information rapportée

Gefolgerte Information

[AAA] Aggregated information

Informacion recopilada

Information recompilée

Zusammengestellte Information

2. Descrierea parcelei 2.1. Foaia topografică

Numărul şi numele foii corespunzătoare cartării topografice a regiunii sau statului (de ex. 1004. Sevilla).

2.2. Cadastrul parcelei Numărul parcelei corespunzător planului cadastral al regiunii sau statului. Planul cadastral este un inventar şi o înregistrare a proprietarilor de terenuri pe hartă (de ex. 10.04). 2.3. Numele parcelei

Numele parcelei ca piesă formată din piese adiacente aflate în proprietate şi cu caracteristici fizice identică (uniformă). Este încercuită de parcele cu proprietăţi şi/sau cracteristici fizice, sau de infrastructură, de ex. drumuri şi canale.

CODE SPANISH [AAB] Representativa [AAN] Los Naranjos 2.4. Dimensiunea parcelei

Suprafaţa parcelei exprimată în hectare (de ex. 2.5).

2.5. Latitudine 1 şi 2 Latitudinea maximă şi minimă a parcelei, exprimată în grade, minute şi secunde (de ex. N37 11 29 şi N37 11 27).

2.6. Longitudinea 1 şi 2 Longitudinea maximă şi minimă a parcelei, exprimată în grade, minute şi secunde (de ex. W03 43 37 şi W03 43 35).

2.7. Altitudine Altitudinea medie a parcelei, exprimată în metri (de ex. 520 m)

2.8. Clasa de infrastructură O infrastructură este considerată o instalare permanentă construită pentru a ajuta

139

activitatea economică. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAI] Irrigation

system Sistema de riego Système

d'irrigation Bewaesserungssystem

[AAT] Artificial drainage

Drenaje artificial Drainage artificiel

Kuenstliche Drainage

[AAE] Erosion control Control de la erosion

Control de l'érosion

Erosions-Kontrolle

[AAF] Fences Vallas Clotures Zaeune [AAB] Building Edificaciones Constructions Gebaeude [AAC] Comunication

systems Sistema de comunicaciones

Système de comunication

Kommunikationsstrukturen

2.9. Tipul de infrastructură

Tipul de infrastructură este considerat lao definiţie mai precisă pentru fiecare clasă de infrastructură.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN Irrigation system [AAC] Canal Canal Canal Kanal [AAT] Tubes Tuberia Tuyauterie Rohre [AAF] Furrows Surcos Sillon Furchen [AAP] Centrifugal pump Bomba

centrifuga Pompe centrifugeuse

Zentrifugal-Pumpe

[AAS] Piston pump Bomba de piston Pompe à piston Kolben-Pumpe [AAV] Vertical pump Bomba vertical Pompe verticale Vertikal-Pumpe [AAM] Submerged pump Bomba

sumergida Pompe immergée Eintauch-Pumpe

[AAW] Wind-driven pump

Bomba eolica Pompe éolienne Windgetriebene Pumpe

[AAA] Artesian well Pozo artesiano Puit artésien Artesischer Brunnen Artificial drainage [AAO] Open ditches Zanjas abiertas Fossés ouverts Offener Graben [AAS] Subsurface

system Sistema subterraneo

Système sous-terrain

Unterirdisches System

[AAC] Combined system Sistema mixto Système mixte Kombiniertes System Erosion control [AAT] Terraces of stones Terrazas de

piedras Terrasses empierrées

Terrasse aus Steinen

[AAG] Terraces of gabions

Gabiones Gabions Terrasse ausDrahtschotter- Kastenbehaeltern (Gabione)

[AAS] Terraces of soil walls

Terrazas de tierra

Terrasses en terre Terrasse aus Erdwaellen

[AAN] Terraces of concrete

Terrazas de hormigon

Terrasses en béton

Terrasse aus Beton

[AAC] Contour bunds Terrasses suivants lescourbes de niveau

Kontur-Flaechen

[AAH] Checkdams/Weirs Ecluses/Barrages de rétention

Rueckhaltedaemme/Wehre

140

[AAV] Vegetation strips Setos cortavientos

Haies coupe-vent Vegetationsstreifen

Fences [AAB] Combined

materials Material diverso Matériaux divers Kombinierte Materialien

[AAW] Mesh wire Alambrada Grillagée Maschendraht [AAS] Stones Piedras Pierres Steine [R] Electrified simple

wire Cable electrico Cables

électriques Einfacher Elektrodraht

2.10. Referinţa de sol a SDBm

Acest ref. leagă informaţiile de management MDBm cu informaţiile de sol SDBm, prin profilul de sol dominant in parcelă. Un profil de sol este o secţiune verticală prin sol; şi care, în mod uzual, relevă mai multe orizonturi de sol care diferă ca şiculoare, textură şi alte proprietăţi.

2.11. Referinţa de climat CDBm

Acest ref. leagă informaţiile de management MDBm cu informaţile de climat CDBm, prin staţii climatice reprezentative pentru parcelă.

2.12. Proiect

Pentru a specifica numele proiectului responsabil pentru colectarea unui set de date. Un proiect este considerat un set de activităţi cu obiective definite pentru a fi completat într-o anumită perioadă.

CODE SPANISH [AAA] ACCESS [AAI] IMPEL [AAM] MicroLEIS 3. Caracteristicile culturii 3.1. Sistemul de cultură

O subdiviziune majoră pentru utilizarea rurală a terenului. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAS] Set aside lands Tierras retiradas de

la producción Terres en jachères

Aus der Produktion genommene Flaechen

[AAF] Fallow lands Tierras en barbecho Terres labourées

Brachland

[AAI] Irrigated crops Cultivos de regadio Cultures irriguées

Bewaesserte Kulturen

[AAD] Dry crops Cultivos de secano Cultures non irriguées

Kulturen ohne Bewaesserung

[AAP] Perennial crops Cultivos arboreos Cultures arboricoles

Mehrjaehrige Kulturen

[AAF] Forage crops Cultivos forrageros Cultures fouragères

Einjaehrige Kulturen

[AAT] Integrated system

Sistema integrado Système intégré Integriertes System

3.2. Cultură (cultivar)

Liste cu culturi majore CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN

141

Dry crops [AAH] Winter wheat Trigo de invierno

(Anza) Blé d'hiver Winterweizen

[AAV] Spring wheat Trigo de primavera Blé de printemps Sommerweizen [AAO] Soft wheat Trigo blando Blè à farine Weichweizen [AAD] Durum wheat Trigo duro Blé dur Hartweizen [AAB] Winter barley Cebada de invierno Orge d'hiver Wintergerste [AAE] Spring barley Cebada de

primavera Orge de printemps Sommergerste

[AAE] Sugar beet Remolacha Bétrave Zuckerruebe [AAO] Oats Avena Avoine Hafer [AAP] Potatoes Patata Pommes de terre Kartoffeln [AAG] Chick peas Garbanzos Pois chiche Kichererbsen [AAR] Oilseed rape Colza Colza Raps [AAS] Sunflower Girasol Tournesol Sonnenblume Irrigated crops [AAR] Rice Arroz Riz Reis [AAM] Grain maize Maiz para grano Maïs à grains Koernermais [AAW] Watermelon Sandia Pastèque Wassermelone [AAC] Cotton Algodon Coton Baumwolle [AAL] Melon Melon Melon Melone Forage crops [AAM] Forage maize Maiz forrajero Maïs à fourage Futtermais [AAE] Forage beet Remolacha

forrajera Betrave fouragère Futterruebe

[AAA] Alfalfa Alfalfa Luzerne Luzerne [ ] Veza forrajera Vesce fouragère Futterwicke Perennial crops [AAG] Green olives Olivar para verdeo Oliveraie de

consommation Gruene Oliven zum Verzehr

[AAO] Oil olives Olivar para aceite Oliveraie à huile Oeloliven [AAA] Almond Almendros Amandiers Mandeln [AAC] Citrus Citricos Citriques Zitrusfruechte [AAM] Green grapevines Viña para mesa Vignes de

consommation Weinstock (Tafelwein)

[AAW] Wine grapevines Viña para vino Vignes à vin Weinstock [AAP] Peach Melocotoneros Pècheraie Pfirsiche 3.3. Norma de semănat

Cantitatea de seminţe utilizate la însămânţare (de ex. 40 kg/ha).

3.4. Calitatea seminţelor Calitatea seminţelor la semănat.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAE] Elevate Elevada Elevée Gehoben 3.5. Perioada de vegetaţie

Numărul de zile pentru o anumită cultură de la semănat la recoltare (de ex. 235 zile).

3.6. Înălţimea plantei Înălţimea învelişului vegetal de la suprafaţa solului exprimată în metri. Plantele sub 0.5 m sunt considerate acoperirea terenului (de ex. 4 m).

142

3.7. Durata de viaţă frunzei

Doar pentru culturile perene,fiind legată de continuitatea învelişului vegetal. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAP] Perennial Perenne Pérenne Mehrjaehrig [AAS] Stational Estacional Saisonière Einjaehrig 3.8. Distanţa între rânduri

Este separarea între rândurile de culturi, exprimată în metri, şi reprezentând procentul de sol dezgolit (de ex. 0.70 m). Nici o cultură în rânduri nu este considerată ca spaţiere rândurilor de <= 0.15 m.

3.9. Tratamentul reziduurilor

Tipul de tratament care incorporează reziduurilor şi rădăcinilor în primii 10 cm din profilul de sol.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAB] Burning Quemar Bruler Abbrennen [AAM] Mechanical Labrar Labourer Mechanisch 3.10. Anul agricol

Perioada din septembrie până în August următor în care se dezvoltă culturile anuale (de ex. 1995-96).

3.11. Rotaţia culturii Un sistem de management în care culturile cresc in secvenţă pe acelaşi câmp şi repetate în mod ciclic. Sistemul monocultură reprezintă o singură cultură pe acelaşi teren în continuare.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAT] W-S-W W-S-W [AAL] Ley farming Trigo-leguminosa Blé-légumineux Weizen-

Leguminosen 4. Secveţele de operaţiuni

In cursul unei utilizări a terenului o serie de operaţii sunt realizate – secvenţa de operaţii. Descrierile detaliate ale unei operaţii includ printre altele tipul şi cantitatea de implements utilizată, tipul şi cantitatea de material input aplicată şi de muncă input utilizată, precum şi principala sursă de putere (Stomph et al., 1994).

4.1. Tipul de operaţiuni

O operaţie este o acţiune distinctă şi intenţionată de management realizată de oameni pe teren.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAP] Plough Labrar Labourer Pfluegen [AAC] Cultivate Cultivar Cultiver Bestellung [AAD] Drill Sembrar Semer Saat [AAT] Thining Entresacar Ausduennen [AAF] Fertilise Abonar Fertiliser Duengen [AAS] Spray Tratar Traiter Spritzen [AAI] Irrigate Regar Irriguer Bewaessern [AAH] Harvest Cosechar Récolter Ernte [AAB] Bale Empacar Empaqueter (Ballen-) Pressen

143

[AAR] Residue treatment

Eliminar residuos

Eliminer les résidus

Ernterueckstandsbehandlung

[AAO] Prune Podar Tailler Beschneiden 4.2. Intervalul operaţiei (start-end)

Este perioada în care poate fi realizată o operaţie, specificând data de început şi de sfârşit exprimată în luni şi săptămâni.

4.2.1. Luna CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAJ] January Enero Janvier Januar [AAF] February Febrero Février Februar [AAH] March Marzo Mars Maerz [AAP] April Abril Avril April [AAM] May Mayo Mai Mai [AAU] June Junio Juin Juni [AAY] July Julio Juillet Juli [AAA] August Agosto Août August [AAS] September Septiembre Septembre September [AAO] October Octubre Octobre Oktober [AAN] November Noviembre Novembre November [AAD] December Diciembre Décembre Dezember 4.2.2. Săptămâna CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAA] First week Primera semana Première semaine Erste Woche [AAB] Second week Segunda semana Deuxième

semaine Zweite Woche

[AAC] Third week Tercera semana Troisième semaine

Dritte Woche

[AAD] Fourth week Cuarta semana Quatrième semaine

Vierte Woche

[AAE] Fiveth week Quinta semana Cinquième semaine

Fuenfte Woche

4.3. Puterea (tractor)

Sursa de putere este sursa de energie utilizată pentru executarea lucrărilor. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAT] 2WD (60hp Simple traccion

(60CV) Traction simple (60CV)

Einfache Zugkraft (60 PS)

[AAR] 4WD (100hp) Doble traccion (100CV)

Double traction (100CV)

Doppelte Zugkraft (100 PS)

[AAS] Single axle/2W De un eje/2 ruedas

A un axe/ deux roues

Eine Achse/ zwei Raeder

[AAV] For vineyard Para viñas Pour les vignes Spezialgeraet fuer Weinbau

[AAH] Half-track Halbe Spurbreite [AAL] Stilt-type Stelz-Typ 4.4. Tipul echipamentului

Un echipament este o maşină, instrument, echipament sau ustensilă utilizată pentru a realiza un tip de operaţiuni.

144

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN Plough implements [CP] Chisel plow

with coulters and straigth spike points

Arado cincel con rejas rectas

Charrue à ciseaux et soc droit

Meissel-Pflug mitMessersech und geraden Dornspitzen

[CS] Chisel plow with coulters and sweeps

Arado cincelcon cuchillaplana y rastrillo

Charrue à ciseaux avec couperet plat et rateau

Meissel-Pflug mitMessersech und Rechen

[ACT] Chisel plow with coulters and twisted points or shovels

Arado cincel decuchillas yrejas trenzadas o palas

Charrue à ciseaux avec couperets et socs croisés ou à pales

Meissel-Pflug mitMessersech und gewundener Pflugschar oder Schaufel

[APS] Chisel plow with sweeps

Arado cincel con rastrillo

Charrue à ciseau avec rateau

Meissel-Pflug mit Rechen

[APP] Chisel plow with straight

Arado cincel Charrue à ciseau Meissel-Pflug

[APT] Chisel plow with twisted points or shovels

Arado cincel derejas trenzadaso palas

Charrue à ciseau et socs croisées ou à pales

Meissel-Pflug mitgewundener Pflugschar oder Schaufel

[ACC] Disk chisel plow with straight chisel spike points

Arado de discos con palas rectas

Charrue àdisques avec lespales droites

Scheiben-Pflug mit gerader Meissel-Schar

[ACS] Disk chisel plow with sweeps

Arado de discos con rastrillos

Charrue à disques avec rateaux

Scheiben-Pflug mit Rechen

[ACP] Disk chisel plow with twisted points or shovels

Arado dediscos conpalas trenzadas

Charrue àdisques avec lespales croisées

Scheiben-Pflug mitgewundener Pflugschar oder Schaufel

[AIP] Disk plow Arado de discos Charrue à disques Scheiben-Pflug [AMD] Plow moldboard

20 cm deep Arado devertedera 20cm de profundidad

Charrue verseuse à 20cm de profondeur

Schar-Pflug, Streichblech 20 cm tief

[ARQ] Arado quinta 20 cm

Pflug, 5 Schare, 20cm tief

[ARB] Arado bisurco35 cm

Pflug, 2 Schare, 35 cm tief

[ASC] Subsoil-chisel, combination chisel

Subsolador y arado

Charrue profonde etcharrue de surface combinée

Untergrundlockerer,Meissel-Kombination

[ASC] Subsoiler, combination disk

Subsolador y arado de disco

Charrue profonde et charrue à disque combinée

Untergrundlockerer, Scheiben-Kombination

[ASV] Subsoiler, V ripper 50 cm spacing

Subsolador desfonde enV espaciado 50 cm

Charrue profonde de défonçage

Untergrundlockerer, V-Grubber 50 cm Abstand en V espacement 50 cm

Cultivate implements [AOF] Disk, offset- Grada de discos Herse de disques Doppelscheibenegge

145

finishing18-23 cm spacing

espaciados de 18-23 cm

espacées de 18-23 cm

18-23 cm Abstand

[AOH] Disk, offset-heavy plowing >25 cm spacing

Grada de discos espaciados >25 cm

Herse de disques espacées >25cm

Doppelscheibenegge, >25 cm Abstand

[AOW] Disk, one-way with30-40 cm blades

Grada de discos,con platos de 30-40 cm

Herse de disque à assiettes de 30-40 cm

Scheibenegge, one-way30-40 cm

[AOB] Disk, one way with 45-75 cm blades

Grada de discos,con platos de 45-75 cm

Herse de disques à assiettes de 45-75 cm

Scheibenegge, mitKlingenscheiben von 45-75 cm

[ASG] Disk, single gang Grada de discos para aclareo

Herse de disques pour éclaircir

Scheibenegge, nureine Gruppe Klingenscheiben

[ATF] Disk, tandem-finishing18-23 cm spacing

Grada de doshileras dediscos espaciados 18-23 cm

Herse de deuxfiles de diques séparées par 18-23 cm

Doppelscheibenegge, 18-23 cm Abstand

[ATH] Disk, tandem-heavy plowing >25 cm spacing

Grada de doshileras dediscos espaciados >25 cm

Herse de deuxfiles de disques séparées par plus de 25 cm

Doppelscheibenegge >25 cm Abstand

[ATL] Disk, tandem-light after harvest, before other tillage

Grada de dos hileras de discos para después dela recolección yantes de otra labor

Herse de deuxfiles de disques s'utilisant après la récolte etavant les autres labours

Doppelscheibenegge, nach Ernte, vor weiterer Bodenbearbeitung

[ATP] Disk, tandem-primary cutting >23 cm spacing

Grada de doshileras dediscos espaciados >23 cm

Herse à deuxfiles de disques séparées par plus de 23 cm

Doppelscheibenegge,erste Bearbeitung, >23 cm Abstand

[ARF] Cultivator, row with finger wheel

Cultivador con rueda marcadora

Cultivateur à roues marqueuses

Kultivator mit Markierwalze

[ARM] Cultivator, row, multiple sweeps per row

Cultivador con varios rastrillos

Cultivateurs avec différents rateaux

Kultivator mit mehreren Rechen pro Reihe

[ARR] Cultivator, row, ridge till

Cultivador abridor de surco

Cultivateur ouvre-sillon

Kultivator fuerReihensaat in Saatrillen

[ARD] Cultivator, row, rolling disk

Cultivador con rodillo de disco

Cultivateur avec rouleau à disque

Kultivator mit Rollscheiben

[ARS] Cultivator, row, single sweep per row

Cultivador con un solo rastrillo

Cultivateur à un rateau

Kultivator fuer Reihensaat, mit einem Rechen pro Reihe

[AFC] Field cultivator, primary tillage-duckfoot points

Cultivador de primera labor de rejas-pies de pato

Cultivateur de première labour avec un soc en pied de canard

Feld-Kultivator zur Primaerbearbeitung,Gaensefuss-Schare

146

[AFC] Field cultivator, primary tillage-sweeps, 30-50 cm

Cultivador deprimera laborcon rastrillos, 30-50 cm

Cultivateur de première labour avec un rateau, 30-50 cm

Feld-Kultivator zur Primaerbearbeitung mit Rechen, 30-50cm

[AFC] Field cultivator, primary tillage-sweeps, 15-30 cm or shovels

Cultivador deprimera laborcon rastrillos o palas, 15-30 cm

Cultivateur de première labour avec des rateaux ou des pales, 15-30 cm

Feld-Kultivator zur Primaerbearbeitung, mit Rechen 15-30 cm oder Schaufeln

[AFC] Field cultivator, secondary tillage-duckfoot points

Cultivador de segunda labor de rejas-pies de pato

Cultivateur de seconde labour avec un soc en pied de canard

Feld-Kultivator, zur Sekundaerbearbeitungmit Gaensefuss-Scharen

[AFS] Field cultivator, secondary tillage-sweeps, 30-50 cm

Cultivador desegunda laborcon rastrillos, 30-50 cm

Cultivateur de seconde labour avec un rateau, 30-50 cm

Feld-Kultivator zur Sekundaerbearbeitung mit Rechen, 30-50 cm

[AFS] Field cultivator, secondary tillage-sweeps, 15-30 cm or shovels

Cultivador desegunda laborcon rastrillos o palas, 15-30 cm

Cultivateur de segonde labour avec des rateaux ou des pales, 15-30 cm

Feld-Kultivator zur Sekundaerbearbeitungmit Rechen15-30 cm oder Schaufeln

[AHF] Harrow-flex-tine tooth

Rastro flexible de dientes rigidos

Rateau flexible à dents rigides

Egge mit flexiblen Zahnzinken

[AHR] Harrow-roller harrow (cultipacker)

Rastro de rodillo Rateau à rouleau Roll-Egge (Cultipacker)

[AHS] Harrow-spike tooth

Rastro de dientes finos

Rateau à dents fines

Walzenkruemelegge

[AHS] Harrow-spring tooth (coil tine)

Rastro demuelles (dientes enrollados)

Rateau à ressorts (dents vrillées)

Federzinkenegge

[ARH] Rotary hoe Fresadora Fraiseuse Bodenfraese [ART] Rotary tiller-

primary opration 15 cm deep

Rotary tiller-operación principal de 15 cm de profundidad

Rotary tiller-opération principale de 15 cm de profondeur

Rotor-Ackerfraesezur Primaerbearbeitung in 15 cm Tiefe

[ART] Rotary tiller-secondary operation 8 cm deep

Rotary tiller-operación secundaria de 8 cm de profundidad

Rotary tiller-opération secondaire de 8 cm de profondeur

Rotor-Ackerfraesezur Sekundaerbearbeitung in 8 cm Tiefe

[ARP] Rodweeder, plain rotary rod

Escardador de varillas .....

Sarcleur à vrilles ..........

Jaetmaschine, Rotationselement eben

[ARR] Rodweeder, rotary rod with semi- chisels or shovels

Escardador de varillas .....

Sarcleur à vrilles ...

Jaetmaschine, ??? mit Halbmeisseln oder Schaufeln

147

[APF] Perforadora de plásticos

Geraet zurPerforation der Pflanzplanen fuer Pflanzendurchwuchs

[AMT] Motoazada Schub-Motorfraese (per Hand)

[ARB] Regabina Reihenhackmaschine [ARU] Rulo Walze Drill implements [AWA] Drill, 4-15 cm

spacing Sembradora, 4a 15 cm de espaciado

Drillmaschine, 4-15 cm Abstand

[AWB] Drill, 50-70 cm spacing

Sembradora, 50a 70 cm de espaciado

Drillmaschine, 50-70 cm Abstand

[AWC] Drill, 90 cm spacing, with plastic cover

Sembradora 90cm espaciadocon cubierta de plastico

Drillmaschine, 90 cmAbstand mit Plastikabdeckung

[AWD] Drill with double disk opener

Sembradora con doble disco abridor

Semeuse à double disque ouvreur

Drillmaschine mitDoppel- Saatscheiben fuer Bodeneroeffnung

[ADF] Drill, deep furrow with 30 cm spacing

Sembradora de surcos profundos y espaciados 30 cm

Semeuse poursillons profondset espacés par 30 cm

Drillmaschine, tiefe Saatrillen, 30 cm Abstand

[AHO] Drill, hoe opener Sembradora de golpe

Semeuse à pochet Drillmaschine zur Fraessohlensaat

[ATR] Drill, no-till in flat residues-fluted coulters

Sembradora directa decuchillas acanaladas

Semeuse directeavec couteaux cannelés

Drillmaschine, Direktsaat in flachliegende Ernterueckstaende, ausgekehltes Messersech

[ATB] Drill, no-till in flat residues-ripple or bubble coulters

Sembradora directa decuchillas onduladas

Semeuse directeavec couteaux ondulés

Drillmaschine, Direktsaat in flachliegende Ernterueckstaende, geriffeltes oderwellenfoermig laufendes Messersech

[ATS] Drill, no-till in flat residues-smooth coulters

Sembradora directa decuchillas lisas

Semeuse directe avec des couteaux lisses

Drillmaschine, Direktsaat in flachliegende Ernterueckstaende, glattes Messersech

[ATO] Drill, no-till in standing stubble-ripple or bubble coulters

Sembradora directa sobre rastrojos de cuchillas onduladas

Semeuse directe sur des éteules à couteaux ondulés

Drillmaschine, Direktsaat in stehende Stoppeln,geriffeltes oder wellenfoermig laufendes Messersech

148

[ASD] Drill, semi deep furrow or press 18-30 cm spacing

Sembradora de surcossemi profundosy espaciados 18-30 cm

Seumeuse poursillons semi profonds et espacés de 18-30 cm

Drillmaschine, mitteltiefe Saatrillen, 18-23 cm Abstand

[ASO] Drill, single disk opener (conventional)

Sembradora dedisco abridor (convencional)

Semeuse àdisques ouvreurs (conventionnels)

Drillmaschine, eineSaatscheiben- Schar (konventionell)

[ADD] Planter, double disk openers

Plantadora condiscos abridores dobles

Plantoir avecdisques ouvreurs doubles

Pflanzmaschine, zwei Scheibenschare

[ATF] Planter, no-till with fluted coulter

Plantadora directa concuchillas acanaladas

Plantoir directe avec des couteaux cannelés

Pflanzmaschine, Direktsaat mit ausgekehltem Messernsech

[ATR] Planter, no-till with ripple coulter

Plantadora directa concuchillas onduladas

Plantoir directeavec des couteaux ondulés

Pflanzmaschine, Direktsaat mit geriffelten Messersech

[ASC] Planter, no-till with smooth coulters

Plantadora directa concuchillas lisas

Plantoir directe avec des couteaux lisses

Pflanzmaschine, Direktsaat mit glattem Messernsech

[ART] Planter, ridge-till Plantadora en caballete

Plantoir en billon Pflanzmaschine fuerHaeufel- Bestellung

[ARO] Planter, runner openers

Plantadora con guias abridoras

Plantoir avec des guides ouvreurs

Pflanzmaschine mitSchlitten-Scharoder Laufrolle

[ASD] Planter, staggered double disk openers

Plantadora condiscos abridores dobles escalonados

Plantoir avecdes disquesdoubles échelonnés ouvreurs

Pflanzmaschine mitgestaffelten, doppelten Saatscheiben

[ASF] Planter, strip-till with 2 or 3 fluted coulters

Plantadora desbrozadoracon 2 o 3 cuchillas acanaladas

Plantoir débrousailleur avec 2 ou 3 couteaux cannelés

Pflanzmaschine, Streifenbestellung mit2 oder 3ausgekehlte Messerseche

[ASW] Planter, strip-till with row cleaning devices (20-35 cm wide)

Plantadora desbrozadora de20-35 cm de ancho

Plantoir débrousailleur de 20-35 cm de large

Pflanzmaschine, Streifenbestellung mit Reihenputzer (20-25 cm Weite)

[ABD] Sowing broadcast seeder

Sembradora a voleo

Semeuse à la volée Breitband-Saemaschine

[ATP] Transplanter Transplantadora Transplanteuse Pikiermaschine Fertilise implements [AMA] Manure,

subsurface applicator

Aplicador-enterrador de estiercol

Applicateur- enterreur de fumier

Duenger-Applikator (in Boden)

[AMS] Liquid manure spreader

Esparcidor de estiercol liquido

Propagateur de fumier liquide

Guelleverteiler

149

[APS] Pendulum spreader

Esparcidor de pendulo

Propagateur pendulaire

Pendel-Spritze

[AMR] Mulch treader Triturador de residuos

Tritureur de résidus

Mulchgeraet

[APR] Paratill/Paraplow Parapflug [ABA] Band applicator Abonadora en

bandas Fertiliseuse à bandes

Bandstreuer

[AAA] Liquid ammonia applic

Aplicador de amonio liquido

Applicateur d'amoniaque liquide

Applikator fuer fluess. Ammoniak

[ASI] Soil injector Inyector en suelo Injecteur au sol Bodeninjektor, Duenge-Lanze

Spray implements [AMB] Mistblower Miststreuer [AMS] Motor sprayer Fumigadora Fumigateur Motorspritze [AOS] Orchard sprayer Fumigadora de

arboles Fumigateur à arbres

(Obst-) Baumspritze

[ATM] Tractor mounted duster

Espolvoreadora sobre tractor

Soupoudreuse sur tracteur

Anbau-Staeuber

[ATS] Tractor mounted sprayer

Fumigadora sobre tractor

Fumigateur sur tracteur

Anbau-Spritze

[AMC] Mochila Mobile Rucksack-Spritze Irrigate implements [ADI] Drip-irrigation

tubes Tubos de riego por goteo

Tubes d'irrigation par goutte à goutte

Troepfchenbewaesserung

[ARG] Rain gun Cañon de riego Canon d'irrigation Regenkanone [ASP] Sprinkler Aspersor Aspersion Berieseler/Regner [ALP] Slow spinner Aspersor movil Aspersion mobile Langsamregner [ARE] Regadera Berieselungsanlage Harvest /Bale implements [ACC] Cereal combine Cosechadora de

cereal Moisonneuse à céréales

Getreide-Ernter

[ACS] Sunflower combine

Cosechadora de pipas

Sonnenblumen-Ernter

[ACP] Cotton picker Cosechadora de algodon

Moisonneuse à coton

Baumwoll-Ernter

[ACB] Sugarbeet harvester

Cosechadora de remolacha

Zuckerrueben-Ernter

[APH] Potatoes harvester Recogedora de patatas

Ramasseuse de pommes de terres

Kartoffel-Ernter

[AFH] Forage harvester Cosechadora forrajera

Moissoneuse de fourrage

Futter-Ernter

[AHM] Hay mower Recogedora de pastos

Ramasseuse de pâture

Heumaeher

[AHP] Harrow-packer roller

Empacadora de rodillo

Empaqueteuse à rouleau

Rollen-Presse

[AEP] Straw packer Empacadora de piston

Empaqueteuse à piston

Strohpresse (Kolben-Presse)

[AER] Roter packer Empacadora rotativa

Empaqueteuse rotative

Rotorpresse

[AEO] Orchard vibator Vibrador de (Obst-) Baumruettler

150

arboles Residue implements [ASB] Undercutter,

stubble-mulch sweep or blade, 50-75 cm wide

Troceadora de rastrojo de rastrillo o cuchilla, 50-75 cm de ancho

Déchiqueteuse de chaume à rateaux ou coteaux de 50-75 cm de large

Geraet zum Stoppel-Einmulchen mit Rechenoder Klingen, 50-75cm Weite

4.5. Originea echipamentului CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAW] Owned Propio Propre Eigentum [AAR] Rented Alquilado Loué Pacht [AAB] Borrowed Prestado Prété Leihgut 4.6. Clasa materialului input CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAN] N Fertilizers Fertilizantes

nitrogenados Fertilisants au nitrates

N-Duenger

[AAP] P Fertilizers Fertilizantes fosfatados

Fertilisants phosphatiques

P-Duenger

[AAK] K Fertilizers Fertilizantes potásicos

Fertilisants potassiques

K-Duenger

[AAC] Compound fertilizers

Fertilizantes compuestos

Fertilisants composés

Mehrnaehrstoff-Duenger

[AAM] Micronutrient fertilizers

Micronutrientes Micronutiments Spurenelement-Duenger

[AAU] Organic manures

Abonos orgánicos Engrais organiques Organischer Duenger

[AAS] Soil stabilizers Estabilizadores de suelo

Stabilisateurs du sol

Bodenstabilisatoren

[AAA] Acaricides Acaricidas Acaricides Akarizide [AAF] Fungicidas Fungicidas Fongicides Fungizide [AAH] Herbicides Herbicidas Herbicides Herbizide [AAI] Insecticides Insecticidas Insecticides Insektizide [AAW] Waters Aguas de riego Eau d'arrosage Wasser zur

Bewaesserung [AAT] Plant growth

regulators Reguladores del crecimiento

Wachstumsregulatoren

4.7. Tipul materialului input

Materialul input este un flux intenţionat de substanţe în sistemul de utilizarea terenului care nu mai părăseşte sistemul.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN N Fertilizers [AAU] Urea 46% Urea 46% Urée 46% Harnstoff 46% [AAA] Ammonium nitrate

33% Nitrato amónico 33%

Nitrate d'amoniaque 33%

Ammonium-Nitrat 33%

[AAN] Ca-nitrate 18% Nitrato cálcico 18%

Nitrate de calcium 18%

Calcium-Nitrat 18%

[AAC] Ammonium chloride 28%

Cloruro amónico 28%

Chlorure d'amoniaque 28%

Ammonium-Chlorid 28%

[AAM] Ammonia+Urea Solución Solution AHL (Ammonium-

151

solution amoníaco+urea amoniaque+urée Harnstoff-Loesung) [AAH] Anhydrous

ammonia 82% Amoníaco concentrado 82%

Amoniaque concentré 82%

Konz. Ammoniak 82%

P Fertilizers [AAS] Superphosphate

triple 45% Super triple 45% Super phosphate

triple 45% Super-Triplephosphat 45%

[AAC] Concentrated S. Ph. 48%

Super concentrado 48%

Super concentré 48%

Konz. Superphosphat 48%

[AAD] Di-calcium phosphate 35%

Fosfato dicálcico 35%

Phosphate di-calcium 35%

Di-Calcium-Phosphat 35%

[AAR] Ground rock phosphate

Fosforita Phosphorite Rohphosphate

K Fertilizers [AAC] K-chloride 60% Cloruro potásico

60% Chlorure de potasium 60%

K-Chlorid 60%

[AAF] K-sulphate 18-50%

Sulfato potásico Sulfate de potasium K-Sulfat 18-50%

[AAS] Sylvinite double 40%

Silvinita doble 40%

Silvinite double 40 %

Sylvinit (doppelt) 40%

[AAK] Kainite 22% Kainit 22% Compound Fertilizers [AAA] 10-20-20 10-20-20 10-20-20 10-20-20 [AAB] 13-13-21 13-13-21 13-13-21 13-13-21 [AAC] 15-15-15 15-15-15 15-15-15 15-15-15 [AAD] 15-30-15 15-30-15 15-30-15 15-30-15 [AAN] N-P2O5-K2O-S N-P2O5-K2O-S N-P2O5-K2O-S N-P2O5-K2O-S [AAP] N-P2O5-K2O-S-B N-P2O5-K2O-S-B N-P2O5-K2O-S-B N-P2O5-K2O-S-B [AAK] K-polyphosphate

26-30% Polifosfato potásico

Polyphosphate potassique

K-Polyphosphat 26-30%

[AAM] Mg-sulphate 26-33%

Sulfato magnésico

Sulfate magnésium Mg-Sulfat 26-33%

[AAG] K-Mg-sulphate 22-10-16%

Sulfato magnésico potásico

Sulfate magnésio-potassique

K-Mg-Sulfat 22-10-16%

Micro Nutrients Fertilizers [AAB] Borax 11% Borax11% Borax 11 % Borax 11% [AAC] Cu-sulphate 25% Sulfato de cobre

25% Sulfate de cuivre 25%

Cu-Sulfat 25%

[AAF] Ferric sulphate 20%

Sulfato de hierro 20%

Sulfate de fer 20% Fe-Sulfat 20%

[AAM] Mn-sulphate 27% Sulfato de manganeso 27%

Sulfate de magnésium 27%

Mn-Sulfat 27%

[AAN] Ammonium molybdate 54%

Molibdato amónico 54%

Molybdène d'amomiaque 54%

Ammonium-Molybdad 54%

[AAM] Zn-sulphate 36% Sulfato de zinc 36%

Sulfate de zinc 36% Zn-Sulfat 36%

Organic Manures [AAG] Green manure Abono verde Engrais vert Gruenduengung [AAC] Crop residues Restos de cultivo Résidus de cultures Pflanzenreste [AAA] Animals manure Estiercol animal Fumier animal Duengmittel aus

der Tierhaltung (Exkremente)

[AAF] Fish manure Estiercol de Fumier de poisson Duengmittel aus

152

pescado Resten der Fischverarbeitung

[AAR] Rural compost Compost de finca Compost rural Landwirtschaftl. Kompost

[AAU] Urban compost Compost urbano Compost urbain Staedtischer Kompost

Soil Stabilizers [AAG] Phosphogypsum Fosfoyesos Phosphate de gypse Gips-Phosphat [AAP] Polymers Polímeros Polymères Polymere [AAA] Polyacrylamide Poliacrilamida Polyacrylamide Polyacrylamide Acaricides [AAD] Dicofol Dicofol [AAT] Tetradifon Tetradifon [AAC] Chlorfenson Chlorfenson Fungicides [AAC] Copper

oxychloride Oxicloruro de cobre

Clorure d'oxyde de cuivre

Kupfer-Oxychlorid (CuOCl)

[AAB] Caldo bordeles Jus bordelais Kupfer-Calcium-Sulfat

[AAO] Oxido cuproso Kupfer-Oxid (Cu2O) Herbicides [AAP] Paraquat Paraquat Paraquat Paraquat [AAD] 2, 4-D 2, 4-D 2.4-D 2.4-D [AAR] Diuron Diuron Diuron Diuron [AAS] Simazine Simazina Simazine Simazin [AAT] Treflan Treflan Treflan Treflan [AAA] Tratan Tratan Tratan [AAC] Cotolina Cotolina [AAY] Cyperal Cyperal [AAF] Araflurex Araflurex [AAI] Dinagam Dinagam Insecticides [AAA] Azodrin Azodrin [AAU] Ultracide Ultracide [AAM] Malathion 50% Malathion 50% Malathion 50% [AAR] Rogor Rogor Rogor [AAF] Fostan Fostan [AAT] Metofan Metofan [AAD] Decis Decis [AAE] Metamilo Metamilo [AAN] Fenvalerato Fenvalerato [AAE] Endosulfan Endosulfan [AAL] Lindano Lindan Wates [AAS] Sweet Dulce Douce Suesswasser [AAL] Salt Salada Salée Salzwasser Plant grown regulators [AAB] Bioplasma Bioplasma Bioplasma 4.8. Rata materialului input

Este cantitatea de material input utilizată pentru o operaţie, exprimată în kg/ha (de ex. 25 kg/ha).

153

4.9. Forţa de muncă input

Este numărul de lucrători necesari pentru a efectua o operaţie (de ex. 1).

4.10. Rata de lucru Este perioada necesară unei operaţii, exprimată în h/ha (de ex. 0.9 h/ha).

5. Comportarea observaţiilor

O observaţie este o descriere/măsurătoare a unei condiţii care pot influenţa performanţa unui sistem de utilizare a terenului, care afirmă impactul asupra unui mediu, sau care reflectă cunoaşterea utilizatorului terenului despre sistemul de utilizare a terenului.

5.1. Nivel de management CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAI] Intensive Intensivo Intensif Intensiv [AAM] Moderate Moderado Modéré Moderat [AAE] Extensive Extensivo Extensif Extensiv 5.2. Sistemul de lucrări al solului

Setul de operaţii agricole asupra solului pentru pregătirea patului germinativ, favorizarea răsăririi plantei şi conservarea apei din sol.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAT] Traditional tillage Laboreo tradicional Labourage

traditionel Traditionelle Bearbeitung

[AAB] Band tillage Laboreo en bandas Labourage en bandes

Bearbeitung in Baendern

[AAC] Contour tillage Laboreo en curvas de nivel

Labourage en courbe de niveau

Kontur-Bearbeitung

[AAM] Mulch tillage Laboreo dejando residuos

Labourage laissant des résidus

Mulchen

[AAN] No tillage Sin laboreo/ Siembra directa

Sans labourage/ Semaille directe

Keine Bearbeitung

5.3. Tipul producţiei

Producţia este un rezultat material/tangibil a unui sistem de utilizarea terenului. Poate fi primar şi secundar

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAG] Grain cleaned Grano limpio Grains seul Gereinigtes Korn [AAS] Straw Paja Paille Stroh [AAL] Leaves Hojas Feuilles Blaetter [AAE] Seeds Semillas Semense Samen [AAF] Flowers Flores Fleurs Blumen [AAU] Fruits Frutos Fruits Fruechte [AAB] Fibers Fibras Fibres Fasern [AAT] Tubers Tuberculos Tubercules Knollen 5.4. Scopul producţiei

Este specificarea destinaţiei produselor obţinute dintr-un sistem de utilizarea terenului. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAF] For food Alimentos Alimentaires Lebensmittel

154

[AAC] Composted Compostaje Compost Duenger/Kompost [AAE] Fed to livestock Pienso Aliments secs Futter 5.5. Recolta

Observaţia despre recoltă obţinută în condiţii specificate de sistemul de utilizarea terenului inventariat, exprimată în tone/hectarea (de ex. 5 t/ha).

5.6. Calitatea producţiei

Descrie calitatea produselor în acord cu specificaţiile de piaţă. CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAA] A A A A [AAB] B B B B [AAC] C C C C 5.7. Starea de eroziune a solului

Observaţii despre eroziunea solului care apare în condiţii specificate de sistemul de utilizarea terenului inventariat, exprimată în termeni calitativi.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAS] Severe Severa Sévère Stark [AAM] Moderate Moderada Modérée Moderat [AAL] Slight Ligera Légère Wenig [AAN] Nil Nula Keine 5.8. Starea de contaminare a solului

Observaţii despre contaminarea solului care apare în condiţii specificate de sistemul de utilizarea terenului inventariat, exprimată în termeni calitativi.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAS] Severe Severa Sévère Stark [AAM] Moderate Moderada Modérée Moderat [AAL] Slight Ligera Légère Wenig [AAN] Nil Nula Keine 5.9. Starea de salinizare a solului

Observaţii despre salinizarea solului care apare în condiţii specificate de sistemul de utilizarea terenului inventariat, exprimată în termeni calitativi.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAS] Severe Severa Sévère Stark [AAM] Moderate Moderada Modérée Moderat [AAL] Slight Ligera Légère Wenig [AAN] Nil Nula Keine 5.10. Starea de compactare a subsolului

Observaţii despre compactarea care apare în condiţii specificate de sistemul de utilizarea terenului inventariat, exprimată în termeni calitativi.

CODE ENGLISH SPANISH FRENCH GERMAN [AAS] Severe Severa Sévère Stark [AAM] Moderate Moderada Modérée Moderat [AAL] Slight Ligera Légère Wenig [AAN] Nil Nula Keine

155

Bibliografie

1. Ahuja L. R., Cassel D. K., Bruce R. R., Barnes B. B., 1989. Evaluation of spatial distribution of hydraulic conductivity using effective porosity data. Soil Sc.; 148: 404-41.

2. Ahuja L. R., Naney J. W., Green R. E., Nielsen D. R., 1984. Macroporosity to characterize spatial variability of hydraulic conductivity and effects of land management. Soil Sci. Soc. Am. J.; 48: 699-702.

3. Aslam T., Choudhary M. A., Saggar S., July 1999. Tillage impacts on soil microbial mass C, N and P, earthworms and agronomy after two years of cropping following permanent pasture in New Zealand, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

4. Auerswald K., Kutilek M., 25 May 1998. A European view to the protection of the soil resource, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 46 NOS. 1,2;

5. Ball B. C., Ritchie R. M., October 1999. Soil and residue management effects on arable cropping conditions and nitrous oxide fluxes under controlled traffic in Scotland 1. Soil and crop responses, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 3 - 4;

6. Ball B. C., Ritchie R. M., October 1999. Soil and residue management effects on arable cropping conditions and nitrous oxide fluxes under controlled traffic in Scotland 2 Nitrous oxide, soil N status and wheater, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 3 - 4;

7. Buchkina N. P., Zuyev V. S., Balashov E. V., 27 October 1998. Effects of tracked vehicles on the morphological an physical properties of tundra soils, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NO. 4;

8. Erkki A., 22 March 1999. Effects of shallow tillage on physical properties of clay soil and growth of spring cereals in dry and moist summers in southern Finland, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 50, NO. 2;

9. Etana, A., Comia, R. A., Håkansson, I., 22 March 1999. Erratum to “Effect of uniaxial stress on the physical properties of four Swedish soils” [Soil Tillage Res. 44 (1997) 13-21], Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 50, NO. 2;

10. Fleige H., Horn R., 2000. Field experiments on the effect of soil compaction on soil properties runoff interflow and erosion. R Horn JJ H van den Akker & J Arvidson (Eds.) Subsoil compaction Advances in geology 32 Reiskirchen 258-268.

11. Fleige H., Horn R., Stange F., 2002. Soil mechanical parameters derived from the CA-database “subsoil compaction.” Adv. Geo-ecol. 35: 359–367.

12. Güclü Y. H., March 2000. Wheel traffic impact on soil condition as influenced by tillage system In Central Anatolia, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 54, NOS.1-2;

13. Gysi M., Ott A., Flühler H., October 1999. Influence of single passes with high wheel load on a structured, unploughed sandy loam soil, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 3 - 4;

14. Gόmez A., Giráldez J. V., Pastor M., Fereres E., October 1999. Effects of tillage method on soil physical properties, infiltration and yield in an olive orchard, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 3 - 4;

15. Häfele S., Wopereis M. C. S., Boivin P., N’Diaye A. M., July 1999. Effect of puddling on soil desalinization and rice seedling survival in the Senegal River Delta, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

16. Hakansson I., Lipiec J., January 2000. A review of the usefulness of relative bulk density values in studies of soil structure and compaction, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO.2;

17. Hussein M. H., 11 May 1998. Water erosion assessment and control in Northern Iraq, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

18. Kløve B., 11 May 1998. Erosion and sediment delivery from peat mines, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

19. Krasnicenko A. V,, 1964. Manualul constructorului de maşini agricole, Editura Tehnică, Bucureşti;

156

20. Krzic M., Fortin M.-C., Bomke A. A., April 2000. Short-term responses of soil physical properties to corn tillage –planting systems in a humid maritime climate, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 54, NOS.3-4;

21. Kuczewski J., Piotrowska E., 4 June 1998. An improved model for forces on narrow soil cutting tines, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 46, NOS. 3;

22. Kuznetsov M. S., Gendugov V. M., Mihailov M. S., Ivanuta A. A., 25 May 1998. An equation of soil detachment by flow, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 46 NOS. 1,2;

23. Lipiec J., Hakansson I., January 2000. Influences of degree of compacteness and matric water tension on some important plant growth factors, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO.2;

24. Lyon D. J., Stroup W. W., Brown R. E., 17 November 1998. Crop production and soil water storage in long-term winter wheat-fallow tillage experiments, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 49, NO. 1, 2;

25. Mapfumo E., Chanasyk D.S., 4 June 1998. Guidelines for safe trafficking and cultivation, and resistance-density-moisture relations of three disturbed soils from Alberta, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 46, NOS. 3,;

26. Marsili A., Servadio P., Pagliai M., Vignozzi N., 2 December 1998. Change of some physical properties of clay soil following passage of rubber – and metal – tracked tractors, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 49, NO. 3;

27. Mbagwu J. S. C., Bazzoffi P., 11 May 1998. Soil characteristics to resistance of breakdown of dry soil aggregates by water-drops, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New -York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

28. McGarry D., Bridge B. J., Radford B.J., January 2000. Contrasting soil physical properties after zero and traditional tillage of an alluvional soil in the semi-arid subtropics, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO.2;

29. Mehdi B., Madramootoo C. A., July 1999. Soil nitrate distribution under grain and silage corn using three tillage practices on a loamy sand in southwestern Quebec, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

30. Mele P. M., Carter M. R., 15 February 1999. Impact of crop management factors in conservation tillage farming on earthworm density, age structure and species abundance in south-eastern Australia, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 50, NO. 1;

31. Mielke L. N., Wilhelm W. W., 17 November 1998. Comparaison of soil physical characteristics in long-term tillage winter wheat-fallow tillage experiments, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 49, NO. 1, 2;

32. O’Sullivan M. F., Henshall J. K., Dickson J. W., 18 January 1999. A simplified method for estimating soil compaction, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 49, NO. 4;

33. Oydele J., Aina P.O., 1 September 1998. A study of soil facors in relation to erosion and yield of maize on a Nigerian soil, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NOS. 1, 2;

34. Parlange M. B., Cahill A. T., Nielsen D. R., Hopmans J. W., Wendroth O., 4 July 1998. Review of heat and water movement in fields soils, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 47, NOS. 3;

35. Pikul L. Jr., Aase J. K., July 1999. Wheat response and residual soil properties following subsoiling of a sandy loam in eastern Montana, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

36. Poulovassilis A., Kerkides P., Alexandris S., Rizos S., 11 May 1998. A contribution to the study of the water and energy balances of an irrigated soil profile A. Heat flux estimates, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45, NOS;

37. Powlson D. S., Smith P., Coleman K., Smith Jo U., Glending M. J., Körschens M., Franko U., 4 July 1998. A European network of ong-term sites for studies on soil organic matter, Soil & Tillage Research,

157

Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 47, NOS. 3;

38. Radford B. J., Bridge B. J., Javis R., McGarry D., Pillai U. P., Rickman J. F., Walsh P. A., Yule D. F., April 2000. Changes in the properties of a Vertisol and responses of wheat after compaction with harvester traffic, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 54, NOS.3-4;

39. Rădulescu M., Rădulescu C. Z., 2006. Un model de planificare a producţiei agricol care include riscuri legate de condiţii climatice, de piaţă şi de poluare a mediului, Conferinţa “Cercetarea de excelenţă-premiză favorabilă pentru dezvoltarea spaţiului românesc de cercetare”, Braşov;

40. Rao K. P. C., Steenhuis T. S., Cogle A. L., Srinivasan S. T., Yule D. F., Smith G. D., 1 September 1998. Rainfall infiltration and runoff from an Alfisol in semi-arid tropical India. I. No-till systems, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NOS. 1, 2;

41. Rao K. P. C., Steenhuis T. S., Cogle A. L., Srinivasan S. T., Yule D. F., Smith G. D., 1 September 1998. Rainfall infiltration and runoff from an Alfisol in semi-arid tropical India. II. Tilled systems, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NOS. 1, 2;

42. Rasmunsen K. J., April 1999. Impact of ploughless soil tillage on yield and soil quality: A Scandinavian review, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO. 1;

43. Reichardt K., Portezan O., Libardi P. L., Bacchi O. O. S., Moraes S. O., Oliveira J. C. M., Falleiros M. C., 1 September 1998. Critical analysis of the field determination of soil hydraulic conductivity functions using the flux-gradient approach, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NOS. 1, 2;

44. Reicosky C., Reeves D. W., Prior S. A., Runion G. B., Rogers H. H., Raper R. L., October 1999. Effects of residue management and controlled traffic on carbon dioxide and water loss, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 3 - 4;

45. Richard G., Boizard H., Roger-Estrade J., Boiffin J., Guérif J., July 1999. Field study of soil compaction due to traffic in northern France: pore space and morphological analysis of the compacted zones, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

46. Rounsevell M. D. A., Agostini D., Armstrong A., Audsley E., Barthes J.P., Bonson T., Bornand M., Brown O., Cazemier D., Cojocaru G., De Baets A., De La Rosa D., Evans S., Frederiksen B., Giupponi C., Gylling M., Johannessen A., Koutsidou E., Lagacherie P., Legros J.-P., Lounou A., Loveland P., Margris N., Martinclouaire R., Matthews A., Mayol P., Mayr T., Moreno J. A., Portwood A., Rosato P., Sells J., Simota C., Viner D., Wassenaar T., 1999. Spatial Modelling of the Response and Adaptation of Soils and Land Use Systems to Climate Change - An Integrated Model to Predict European Land Use (IMPEL), Rounsevell M. D. A.(Ed.) Commission of the European Communities Directorate-General XII Science Research & Development

47. Sánchez – Girón V., Andreu E., Harnanz J. L., 1 September 1998. Response of five types of soil to simulated compaction in the form of confined uniaxial compression tests, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 48, NOS. 1, 2;

48. Şandru A., Bădesu M., Şandru L., 1982. Reducerea consumului de energie prin folosirea raţională a agregatelor agricole, Editura Scrisul Românesc, Craiova;

49. Şandru A., Popescu S., Cristea I., Neculăiasa V., 1983. Exploatarea utilajelor agricole, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti;

50. Sfâru R. şi colab., 2005. Cercetarea, fundamentarea şi realizarea unei metode stochastice informatizate pentru optimizarea bilanţului energetic aferent tehnologiilor de mecanizare din agricultură, în conformitate cu cerinţele UE, contract cercetare Program Nucleu, INMA;

51. Sibbesen E., Skjøth F., Rubæk G. H., March 2000. Tillage caused dispersion of phosphorus and soil in four 16-year old field experiments, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 54, NOS.1-2;

52. Šimůnek J., Van Genuchten M. Th., Gribb M. M., Hopmans J. W, 4 July 1998. Parameter estimation of unsaturated soil hydraulic properties from transient flow processes, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 47, NOS. 3;

53. Singh B., Chanasyk D. S., McGill W. B., 11 May 1998. Soil water regime under barley with long-term tillage –residue systems, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

54. Smith R. E., Parlange J.-Y., 1978. A parameter-efficient hydrologic infiltration model. Water Resources Research, 14 (33):533-538.

158

55. Stockfish N., Forstreuter T., Ehlers W., September 1999. Ploughing effects on soil organic matter after twenty years of conservation tillage in lower Saxony, Germany, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 52, NO. 1 - 2;

56. Taboda M. A., Micucci F. G., Cosentino D. J., Lavado R. S., 17 November 1998. Comparison of compaction induced by conventional and zero tillage in two soils of the Rolling Pampa of Argentina, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 49, NO. 1, 2;

57. Tebrügge F., Düring R. A., April 1999. Reducing tillage intensity – a review of results from long-term study in Germany, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO. 1;

58. Toma D., Neagu T., Florescu I., Lepşi S., 1978. Tractoare Agricole, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti;

59. Unger P. W., Jones O. R., 11 May 1998. Long-term tillage and cropping systems affect bulk density and penetration resistance of soil cropped to dryland wheat and grain sorghum, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

60. Van den Bygaart A. J., Protz R., Tomlin A. D., Miller J. J., July 1999. Tillage system effects on near-srface soil morphology: observations from the landscape to micro-scale in silt loam soils of southwestern Ontario, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 51, NO. 1 - 2;

61. Vogeler I., Scotter D. R., Clothier B. E., Tillman R. W., 11 May 1998. Anion transport through intact soil columns during intermittent unsaturated flow, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 45;

62. Watts W., Eich S., Dexter A. R., February 2000. Effects of mechanical energy inputs on soil respiration at the aggregate and field scales, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO.3 - 4;

63. Wendroth O., Rogasik H., Koszinski S., Ritsema C. J., Dekker L. W., Nielsen D. R., 15 February 1999. State-space prediction of field-scale soil water content time series in a sandy loam, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 50, NO. 1;

64. Wiermann C., Way T. R., Horn R., Bailey A. C., Burt E. C., 22 March 1999. Effect of various dynamic loads on stress and strain behavior of a Norfolk sandy loam, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 50, NO. 2,; (Erkki, 1999)

65. Wiermann, D. Werner, R. Horn, J. Rostek, B. Werner, Stress/strain processes in a structured unsaturated silty loam Luvisol under different tillage treatments in Germany, Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-York – Oxford – Shannon – Tokio, vol. 53, NO.2, January 2000;

66. Woolhiser D. A., Smith R. E., Goodrich D. C., 1990. KINEROS,A Kinematic Runoff and Erosion Model: Documentation and User Manual. U S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, ARS-77, 130 p.

67. *** FAO, 1992. FARMAP. The FAO farm analysis package. Reference manual. FAO Pub., Rome. 68. *** FAO, 1993. Guidelines for land use planning. FAO Development Series No.1. FAO Pub., Rome. 69. *** FAO, 1994. Integrated approach to the planning and management of land resources. Draft 70. *** FAO, 1994. World Reference Base for Soil Resources, by ISSS–ISRIC–FAO. Draft. Rome/ 71. *** FAO-ITC-WAU. 1996. The Land Use database: A knowledge-based software program for structured

storage and retrieval of user-defined land use datasets. Draft FAO Pub., Rome. 72. *** http://eco.wiz.uni-kassel.de/model_db/mdb/hypres.html - Hypres - General Model Information 73. *** http://grunwald.ifas.ufl.edu/Projects/VR/VRML_files/leg_ci.htm; 74. *** http://www.geo.ucl.ac.be/LUCC/research/endorsed/02-impel/IMPEL.html Modelling Agricultural

Land Use At The Regional Scale: The Impel Project 75. *** Microsoft Encarta Encyclopedia, 2002; 76. *** report of the UN Secretary-General on the Implementation of Chapter 10 of Agenda 21 (UNCED) to

the Commission on Sustainable Development. FAO/AGL, Rome. 30 pp. 77. *** Soil & Tillage Research, Incorporating Soil Technology, ELSEVIER, Amsterdam – Lausanne – New-

York – Oxford – Shannon – Tokio, Published in collaboration with the International Tillage Research Organization - ISTRO;

78. *** www.irimet.net/irimo/agro/wmosoftware.html.