Disertatie Iulia Iancu 2 [306436]
IMPORTANȚA TEMEI DE CERCETARE
Solul reprezintă principalul mijloc de producție în agricultură și el este necesar să fie gospodărit cu grijă pentru a asigura randamentul maxim al culturilor. Acest proces este important să devină preocuparea de bază a fiecărei țări și a tuturor specialiștilor din domeniu. [anonimizat], [anonimizat], în orice condiții de climă.
Ridicarea stării de fertilitate a solurilor a fost impusă de cerințele de sporire a producției agricole. Modernizarea agriculturii a dus însă la o multitudine de efecte negative grave asupra mediului înconjurător. Sistemul convențional de lucrare a solului (arătura cu plugul cu cormană), [anonimizat] a producției, însă în timp s-au evidențiat și unele dezavantaje. Numărul mare de lucrări și trecerile repetate pe teren cu tractoarele și mașinile agricole influențează negativ însușirile solurilor precum: [anonimizat], [anonimizat], ceea ce duce în final la scăderea fertilității naturale a solului.
Conservarea și menținerea fertilității naturale a solurilor a [anonimizat].
Compactarea sau tasarea solului reprezintă un proces ce are ca efect creșterea peste valori normale a [anonimizat] a solului sub valorile considerate normale. [anonimizat] (primară) și antropică (artificială, secundară).
[anonimizat], adesea în cazurile respective se formează straturi sau orizonturi de sol foarte compacte.
[anonimizat], [anonimizat]: [anonimizat], transport, în special în condiții inadecvate de umiditate a solului. [anonimizat], având tendința de a [anonimizat] a masei mașinilor agricole, a presiunii din pneuri și a intensității de lucrare a solului [63].
Obiectivul general al cercetărilor teoretice constă în studiul fenomenului de compactare artificială a [anonimizat].
[anonimizat] a solului agricol asupra mediului înconjurător. [anonimizat]: emisii de gaze cu efect de seră (N2O, CH4, CO2), [anonimizat] a [anonimizat], compactarea terenurilor etajate în pantă duce la creșterea alunecărilor de teren, a eroziunii și a transportului de sediment care produc probleme serioase asupra peisajului.
Pentru îndeplinirea obiectivului principal au fost realizate următoarele obiective specifice:
definirea compactării solului și studiul tipurilor de compactare;
studiul cauzelor și efectelor compactării artificiale a solului agricol;
studiul legăturii dintre proprietățile fizico-mecanice ale solului și potențialul de compactare al acestuia;
studiul măsurilor de prevenire și remediere a compactării solului agricol;
analiza situației solurilor compactate în România și în lume;
studiul teoretic al efectelor compactării solului asupra mediului înconjurător;
analiza stadiului actual al cercetărilor experimentale privind impactul ecologic al compactării artificiale a solului.
INTRODUCERE
În timp ce în majoritatea regiunilor lumii se găsește un sol degradat, impactul economic negativ al solului degradat poate fi cel mai grav în țările cele mai dependente de agricultură pentru veniturile lor. În anii 90, evaluarea globală a degradării solului induse de om a arătat că 15% din suprafața totală a solului din lume a fost afectată (13% ușoară și moderată, 2% severă și foarte severă). De atunci, degradarea solului în Europa a fost din ce în ce mai recunoscută ca o amenințare gravă.
Eroziunea hidrică (cauzată de apă)
O suprafață estimată de 115 milioane de hectare – o a opta a zonei solului din Europa – este supusă eroziunii apei. În prezent, riscul de eroziune a apei este ridicat la foarte ridicat în o treime din Europa. Există un risc semnificativ de eroziune a apei în principal în Europa de Sud și Centrală și în regiunea Caucazului.
Eroziunea eoliană (cauzată de vânt)
Mai afectate sunt Germania de Nord, Olanda de Est, Anglia de Est și Peninsula Iberică. Estimările privind amploarea eroziunii eoliene variază între 10 și 42 milioane ha din suprafața totală a Europei, 1 milion de hectare fiind grav afectate.
Pierderea materiei organice
Statele membre ale UE au o suprafață totală estimată de soluri de 34 de milioane de ha, cu o cantitate estimată de carbon total în turbă de 17000 de tone (aproximativ 20-25% din solul din UE). Din cele 34 de milioane de hectare, aproximativ 5,8 milioane ha sunt drenate, dintre care 3,6 milioane ha sunt în agricultură ca teren agricol (0,95 milioane ha) sau pajiști (2,65 milioane ha).
Compactarea solului
S-a estimat că aproape 40% din sol din întreaga Europa suferă de compactare, dar nu sunt disponibile date recente și precise. Mai mult de o treime din solurile din Europa sunt foarte susceptibile la compactare în straturile subterane.
Contaminare a solului
În Europa, se estimează că 3 milioane de situri au fost potențial afectate de activități care pot polua solul. Dintre aceste site-uri, 250.000 ar putea avea nevoie de remediere urgentă.
Salinizarea solului
În Europa, aceasta afectează în special Peninsula Iberică (Spania și Portugalia), regiunea Ucraina, regiunea Carpatică și cea caspică.
Deșertificarea
8% din teritoriul din sudul, centrul și estul Europei prezintă sensibilitate foarte mare sau ridicată la deșertificare, care corespunde la aproximativ 14 milioane ha și la peste 40 milioane ha în cazul în care sunt incluse sensibilități moderate
Alunecările de teren
1,3-3,6 milioane de europeni locuiesc în zone cu risc ridicat de alunecare de teren. Țările alpine (Lichtenstein, Austria, Elveția) au cea mai mare expunere la alunecări de teren. În Europa de Est, Italia înregistrează cea mai mare pondere atât la suprafața expusă (15%), cât și la numărul populației expuse (26% au fost supuse unui risc foarte mare).
Inundații
În Europa, peste 1980 au fost raportate peste 325 de inundații riverane majore, dintre care peste 200 au avut loc numai în ultimii 16 ani.
Pierderea biodiversității solului
În Europa, riscul de pierdere a biodiversității solului este mai mare în zonele agricole și în luncile dunărene decât în zonele forestiere și boreale. Biota solului are un rol fundamental în procesele solului și contribuie la multe funcții importante ale ecosistemului, cum ar fi ciclul nutrițional, structura solului, descompunerea materiei organice.
Efectele agronomice ale compactării
În agronomie, compactarea solului este o problemă comună și constantă pe majoritatea fermelor care până la sol, în principal pentru că poate reduce randamentele agricole și profiturile.
Împiedică creșterea rădăcinilor
Limitează volumul de sol explorat de rădăcini
Restricționează penetrarea rădăcinilor în subsol
Diminuează capacitatea culturilor de a prelua eficient substanțele nutritive și apa
Reduce potențialul recoltei
Crește rezistența la arat și, prin urmare, crește consumul de combustibil.
Rădăcini de plante deformate
Rădăcinile care se confruntă cu o zonă compactată pot fi mărite și stubate, răsucite sau subțiri și aplatizate. Sistemele rădăcinoase radiculare crescând orizontal, mai degrabă decât pe verticală, indică un sol compactat.
Creșterea îngreunată a plantelor
Dacă compactarea limitează creșterea rădăcinilor, apa din plante și absorbția nutrienților pot fi grav afectate. Acest lucru apare de multe ori ca frunze decolorate și stres precoce a secetei.
Creșterea necesarului de energie pentru funcționarea în câmp
Acest lucru se datorează faptului că compactarea mărește rezistența solului și poate face mai dificilă tragerea de unelte de prelucrare a solului (rezistență crescută la prelucrarea solului).
Reducerea recoltelor
Compactarea solului poate reduce randamentul cu 60%. Compactarea datorată încărcărilor pe osie de 10-12 tone a redus randamentele cu 15% în primul an și cu 3-5% la 10 ani după compactare. 10% din pierderea de randament în primul an se datorează compactării în solul superior și în partea superioară a subsolului. Efectele solului și a compactării superioare a subsolului au dispărut în 5, respectiv 10 ani.
Efectele compactării asupra biotei solului
Compactarea afectează habitatul organismelor de sol prin reducerea dimensiunii porilor și prin schimbarea mediului fizic al solului. Nematodele vor fi cel mai probabil reduse în număr prin compactarea solului, deoarece spațiul porilor ar putea fi redus. Compactarea poate reduce populația de nematozi hrăniți de fungice și bacterii, prin urmare, populația bacteriană crește prin compactare, deoarece există mai puțini prădători. Animalele care nu cresc (acarieni, arbuști, larve de zbor) vor avea o perioadă dificilă de a trăi în sol compactat. Activitatea animalelor în vârstă (râme, termite, furnici, gândaci) poate reduce compactarea solului. Ei se pot apăra mai bine prin crearea de tuneluri în sol, dar vor suferi în continuare o populație redusă
DEGRADAREA SOLULUI PRIN COMPACTARE
ARTIFICIALĂ ȘI EFECTE ASUPRA MEDIULUI
Compactarea naturală și artificială a solului
Compactarea este rezultatul fie a proceselor naturale de formare a solului, fie a practicilor culturale. Compactarea naturală rezultată din procesele de formare a solului este regăsită în mai multe locații. Acest tip de compactare este legat în special de transformările chimice de sub suprafața solului. Acest fenomen poate fi de asemenea legat de textura materiei de la suprafața solului sau de modul în care a fost depozitată. Compactarea naturală poate lua forma subsolului cimentat. Deoarece o parte din compactarea naturală a solului continuă atunci când continuă și procesul de formare al solului, nu sunt foarte multe acțiuni ce pot fi întreprinse pentru a împiedica acest lucru. Straturile cimentate sau straturile hardpan superficiale pot fi alterate prin cultivarea în profunzime [50].
După origine, se deosebesc soluri cu compactare naturală și soluri cu compactare artificială.
Compactarea naturală se datorează unor factori sau procese pedogenetice naturale, care nu sunt influențate de activitățile umane. Dintre factorii naturali, care determină compactarea naturală a solului, cei mai importanți sunt solul și precipitațiile.
Solul. Sensibilitatea solurilor la compactare este influențată de proprietățile lor fizice, de structură și umiditate. Intensitatea compactării de origine naturală depinde de o serie de factori, între care un rol important îl are solul, respectiv susceptibilitatea acestuia de a se compacta, care este favorizată de alcătuirea granulometrică neechilibrată, structura instabilă, conținutul redus de humus etc.
In funcție de sensibilitatea la compactare, rezistența la forțele de presare și durata perioadei în care rămân afânate, solurile se clasifică astfel:
soluri sensibile la compactare – se compactează ușor, mai ales în perioadele cu precipitații bogate și se mențin afânate o perioadă scurtă de timp;
soluri mijlociu sensibile la compactare – sunt susceptibile de a se compacta în zone umede, iar durata perioadei în care efectele lucrărilor de afânare se mențin vizibile este de 1-3 ani;
soluri rezistente la compactare – sunt soluri care se compactează greu chiar în condiții de umiditate ridicată, iar efectul lucrărilor de afânare se menține un timp îndelungat.
Precipitațiile. Acestea influențează compactarea solului prin conținutul de umiditate al acestuia, mai ales în timpul perioadelor în care se execută lucrările de bază și cele de recoltare. Un sol umed, în perioadele ploioase, se compactează ușor, inclusiv în stratul subarabil.
În funcție de cantitatea de precipitații specifică unei zone, riscul producerii compactării datorită creșterii umidității solului poate fi :
– mare, în perioadele în care precipitațiile depășesc cu peste 50% media multianuală;
– mediu, în situația în care suma precipitațiilor se situează la nivelul mediei multianuale;
– redus, atunci când suma precipitațiilor este sub 50% din media multianuală a zonei.
Cazul cel mai răspândit este cel al procesului de argilo-iluviere, specific solurilor brune luvice, luvisolurilor și altor tipuri genetice de sol din zone umede, în urma căruia se compactează, adesea foarte puternic, orizonturile inferioare (orizontul Bt argilo-iluvial).
Compactarea artificială (antropică) apare ca urmare a activităților induse de om. Între aceste activități cu influențe negative asupra gradului de compactare a solului, cele mai importante sunt următoarele :
Modul de folosință al terenului. Afectează structura solului prin rotația culturilor și tehnologiile de cultură, existând o strânsă corelație între modul de folosință, sistemul de lucrare, tehnologiile utilizate și gradul de compactare a terenului. Modul de folosință este considerat favorabil reducerii compactării solului, dacă armonizează măsurile de conservare a acestuia cu cerințele plantelor de cultură privind condițiile de viață [62].
În funcție de impactul asupra compactării și condițiilor din sol, modul de folosință al terenului se clasifică în:
– dăunător stării fizice a solului, atunci când tehnologiile utilizate înrăutățesc condițiile din sol, crește riscul compactării iar culturile nu au un efect de afânare a solului;
– adecvat, impactul tehnologiilor și culturilor asupra solului este minim;
– conservativ, în situația în care tehnologiile agricole și plantele de cultură îmbunătățesc și conservă starea solului.
Lucrările solului. Acestea influențează prin traficul exagerat, nerațional, efectuat pe teren cu utilaje pentru executarea lucrărilor agricole, de recoltare, transport, hidro-ameliorative sau de altă natură. Acest gen de procese de compactare este specific agriculturii moderne, intensive și puternic mecanizate și el are tendința de a se accentua pe măsură ce crește gradul de mecanizare.
Alți factori de influență, depind de elemente ale sistemei de mașini și ale tehnologiilor de mecanizare. Astfel, compactarea este favorizată de folosirea utilajelor cu masă mare și presiune ridicată pe sol, creșterea numărului de treceri sau de intervenții pe suprafața terenului, creșterea presiunii în pneuri și, în mare măsură, de executarea lucrărilor și traficului pe sol umed.
Irigarea. Dacă aceasta nu este aplicată în mod corespunzător, utilizându-se norme mari de udare și la intervale scurte de timp, sunt afectate condițiile de lucru, calitatea lucrărilor și modul în care are loc deplasarea mijloacelor mecanice, crescând riscul apariției fenomenelor de compactare.
Elemente ale sistemului de agricultură. O importanță deosebită asupra intensității proceselor de compactare, au și o serie de elemente ale sistemului de agricultură și ale agrotehnicii aplicate. În acest sens compactarea este favorizată de folosirea rotațiilor de scurtă durată, mai ales a celor fără culturi amelioratoare, de bilanțul negativ al humusului în sol, fertilizare redusă sau inadecvată, calitatea necorespunzătoare a lucrărilor solului și executarea acestora în condiții de umiditate superioară celei optime; intensificarea producției agricole, prin creșterea numărului de recolte pe an și reducerea perioadei de executare a lucrărilor agricole, are de asemenea efecte negative asupra proceselor de compactare.
După adâncimea la care se produce, deosebim:
compactarea de adâncime, care afectează orizonturile subarabile ale solului, peste 40 cm, până la 80-100 cm. Compactarea de adâncime, inițial se datora unor cauze de origine naturală, dar odată cu trecerea la utilizarea unor vehicule cu masa de 10-20 de tone pe fiecare axă și chiar mai mult, a apărut și compactarea de adâncime de origine antropică.
compactarea de mică adâncime, care se manifestă imediat sub stratul arat (30-40 cm).
compactarea de suprafață, care se observă la nivelul stratului arat. Compactarea de suprafață poate avea origine naturală în unele condiții de sol, ca de exemplu pe soluri cu textură neechilibrată (lut argilo-nisipos grosier), dar de cele mai multe ori ea este de origine antropică.
Majoritatea solurilor în starea lor neperturbată prezintă staturi de suprafață poroase, dar după ani de cultivare, această porozitate este redusă semnificativ. Micșorarea spațiului poros este rezultatul a numeroase practici culturale fie aplicate singular sau combinate. Unele dintre practicile care cauzează reducerea porozității și compactarea solului sunt plugăritul prematur sau excesiv, plugăritul repetitiv la aceeași adâncime, pulverizarea solului cu agregate folosind echipamentul pentru plugărit cât și accesul neîngrădit și prematur al mașinilor ce lucrează pământul. Prezența în sol a unei umidități excesive reprezintă principala cauză a compactării solului. Practica culturală cu cel mai mare potențial de a reduce compactarea solului este utilizarea drenajului subteran. Întregul sol este mai ușor de deformat și particulele pot fi forțate împreună atunci când sunt supuse unei presiuni exterioare atunci când sunt umede. La solurile saturate, particulele ce alcătuiesc solul sunt dislocate și redepozitate ulterior într-o formă densă, stratificată [54].
Cauzele și efectele compactării
Compactarea solului are numeroase simptome. Efectele compactării trec adesea nesesizate în câmp, dar o privire mai atentă poate dezvălui această problemă. Semne ale compactării solului includ:
rădăcinile plantelor prezintă malformații. Rădăcinile ce întâlnesc o zonă compactată pot să fie mărite și îngroșate, răsucite sau subțiri și aplatizate. De asemenea dezvoltarea superficială a sistemului de rădăcini într-un plan orizontal în loc de vertical poate deveni un indicator al solului compactat.
eroziunea excesivă cauzată de apă. Apa stătută poate fi un rezultat la unui stat compactat ce restricționează infiltrarea apei sau o suprafață uscată cauzată de lipsa resturilor vegetale sau a unui conținut scăzut de materie organică. Restricția apei la nivelul solului cauzată de compactare poate cauza de asemenea erodarea acestuia.
Una dintre principalele cauze ale compactării artificiale este dată de forțele de compresiune aplicate de roțile echipamentelor atunci când traversează terenul ce se dorește a fi cultivat (în special echipamentul care este pus în mișcare) și de la presiunea cauzată de copitele animalelor [54].
o creștere a energiei necesare pentru acțiunile de exploatare a solului cultivat. Solul compactat duce la mărirea rezistenței solului și poate îngreuna activitatea mașinilor care lucrează pământul;
randamentul scăzut al culturii; cel mai importat aspect al compactării terenului este reprezentat de scăderea producției culturii;
alunecări de teren, inundații;
scurgerea pesticidelor și a nutrienților în apele subterane;
reducerea capacității de infiltrare a apei în sol; duce la intensificarea șiroirii pe terenurile înclinate;
creșterea emanațiilor de N2O, CH4 și CO2;
formarea urmelor – primele semne vizibile ale deteriorării solului prin trecerea vehiculelor agricole; modelul pneurilor rămâne imprimat în solul cultivat.
Pe solurile ecologizate rădăcinile plantelor pot pătrunde până la o adâncime uneori chiar de 1,5 m, fapt ce permite o bună aprovizionare a acestora cu apă și substanțe minerale și în același timp nu mai permite particulelor de sol să se disloce și astfel solul este mai bine conservat.
Pe solurile neecologizate, nepermeabile, în care nici apa nici rădăcinile nu pătrund mai adânc de 30-40 cm, cantitatea de apă de la suprafață rămâne puțină vreme la dispoziție plantelor, pentru că în stratul de suprafață vapo-transpirația este foarte mare și pierderile zilnice ajung pe timp de vară la cca 100 m3/zi/ha. Din punct de vedere ecologic, se ajunge la o puternică degradare a solului la adâncimi cuprinse între 0.1 și 1 – 2 m, strat de sol esențial pentru dezvoltarea plantelor. Având în vedere aceste fenomene negative care însoțesc procesele de prelucrare ale solului, au fost efectuate în decursul ultimelor decenii, numeroase cercetări care, dacă nu elimină, măcar ameliorează procesele de degradare ale mediului. Eforturile în această direcție sunt mari pentru că, de obicei, acționarea asupra unor parametri ai degradării, conduce la modificarea altora peste limitele așteptate.
Printre căile abordate până acum în scopul ameliorării efectelor negative ale proceselor de prelucrare a solului, se pot enumera: optimizarea traseelor agregatelor destinate prelucrării solului în lucru, reducerea numărului de lucrări ale solului (în special a arăturilor adânci, care rămân totuși necesare la un număr de ani, depinzând de calitatea solului), micșorarea greutății agregatelor, elaborarea unor tehnologii de cultură cu minimum de lucrări, proiectarea și fabricarea unor tractoare cu performanțe de lucru mai bune.
Mai puțin încercate până acum însă,au fost căile care propun rezolvarea acestor probleme prin optimizarea formei organelor de lucru ale mașinilor de prelucrat solul, iar acestea, cele pur experimentale sau mixte, par a fi cele mai potrivite. De asemenea îmbunătățirea regimurilor cinematice ale proceselor de prelucrare a solului este o cale insuficient abordată.
Compactarea severă este adesea asociată cu recoltarea lemnului și cu activitățile industriale cum ar fi extracția mineralelor, instalarea țevilor subterane și acolo unde s-a realizat recondiționarea terenului, fiind utilizate mașinării grele. Compactarea poate să persiste la nivelul subsolului, chiar să devină permanentă. Recoltarea și transportul lemnului pot să creeze șanțuri adânci ce pot persista ani întregi. În situațiile ce presupun compactarea datorata cauzelor industriale, adâncimea la care se dezvoltă compactarea se poate extinde la 1 m sau mai mult și poate persista până la 30 de ani.
Foarte multe aspecte depind de conținutul de apă din sol și de capacitatea acestuia de a reține apa, de presiunea care i se aplică cât și de magnitudinea forței aplicate. Pentru multe operațiuni, cum ar fi pregătirea terenului pentru însămânțare, există oportunitatea de a organiza timpul în care se produce activitatea așa încât solul să fie cât mai ferm și favorabil. Pentru altele, cum ar fi recoltarea rădăcinoaselor sau a culturilor vegetale, recoltarea trebuie să se producă atunci când terenul permite acest lucru adică atunci când este umed, fapt ce duce la o creștere a riscului de compactare. Deși forțele de compactare sunt adesea aplicate direct pe suprafețe, adâncimea la care acestea transmit forța fiind de asemenea variabilă, în funcție de umiditatea solului. Dacă solul este uscat și ferm sub acțiunea profilului, s-ar putea ca efectul asupra solului să nu fie atât de semnificativ. Dacă straturile suprafeței umede și moi se află peste un strat de sol uscat (situație des întâlnită vara), straturile superioare vor fi mai ușor compactibile. În schimb, dacă straturile de la suprafață sunt mai uscate și mai ferme și staturile din adâncime sunt umede, compresiunea va fi transmisă straturilor aflate mai adânc întrucât solul devine mai vulnerabil.
Proprietățile solului și potențialul de compactare
Pentru a înțelege fenomenul de compactare a solului, mai întâi trebuie înțeleasă compoziția acestuia. Solul consistă din materie organică, minerale și spațiu poros. Fracția minerală a solului este compusă dintr-un amestec de nisip, nămol și particule de argilă. Aceste particule nu se întrepătrund dar sunt înconjurate spații ce conțin aer. Aceste spații sunt importante deoarece permit solului să rețină aer și apă. În solul uscat, spațiile sunt umplute cu aer, în solul saturat conțin apă iar în solul umed, atât aer cât și apă. Compactarea solului apare atunci când particulele ce alcătuiesc solul sunt presate împreună, limitând astfel spațiul pentru necesar pentru apă și aer.
Textura (compoziția granulometrică) reprezintă proporția în care particulele de sol de diferite mărimi (de la cele coloidale de argilă și până la cele grosiere de nisip și de pietriș) participă la alcătuirea solului.
Faza solidă a solului, care reprezintă circa 50% din volumul total, este alcătuită din substanțe organice și minerale. Partea minerală este formată din particule elementare de diferite mărimi, ce îndeplinesc fiecare anumite funcții și conferă însușiri specifice solului. Deoarece alcătuirea fazei solide a solului este foarte complexă din punct de vedere fizic, chimic și mineralogic, interesează în special mărimea particulelor elementare ale solului.
Textura solului (procentul de nisip, nămol și argilă) are un efect notabil asupra gradului de compactare al solului, deși compactarea are poate reprezenta o problemă mai mult sau mai puțin importantă în ceea ce privește tipul solului. Solurile care sunt alcătuite din particule ce au aproximativ aceleași dimensiuni se compactează mai mult decât un sol în care particulele au dimensiuni diferite. Particulele mai mici pot umple spațiile destinate aerului, motiv pentru care solul devine mai dens. Un sol cu conținut mai mare de nisip (67% nisip, 24% nămol și 9% argilă) este cel mai susceptibil compactării. Textura solului nu este ușor de modificat [33].
Particulele elementare de nisip, praf și argilă, care determină textura solului, sunt organizate la nivel superior în formații complexe cu diferite forme și mărimi, denumite agregate structurale ce constituie structura solului. Particulele care alcătuiesc agregatele structurale sunt legate prin intermediul unor agenți, care au rolul de lianți de legătură, cum sunt coloizii (argila, humusul, oxizii de fier) și carbonații de calciu.
Structura solului joacă un rol important în potențialul de compactare. Un sol cu un conținut bogat de materie organică are în general o structură mai bună și o rezistență sporită la compactare decât solurile cu un nivel scăzut de materie organică. Materia organică poate ajuta la crearea de agregate ale solului mai puternice. Un sol tare, dens, cu un conținut slab de materie organică este afectat întru-un mod mai puternic decât un sol afânat, friabil, cu un conținut ridicat de materie organică.
Umiditatea reprezintă cantitatea de apă a solului la momentul determinării și care poate fi îndepărtată prin uscare la temperatura de 105-110 oC. Umiditatea se exprimă în grame și se raportează la 100 g sol uscat.
Cantitatea de apă din sol este un factor critic pentru potențialul de compactare al solului. Un sol uscat, ce prezintă fricțiune între particulele ce îl alcătuiesc, nu este ușor compactibil. Apa se comportă ca un lubrifiant între particule, ce duce la o compactare mai ușoară. Totuși, atunci când crește cantitatea de apă din sol, se ajunge într-un punct în care majoritatea spațiilor poroase sunt umplute cu apă și nu aer. Apa nu poate fii comprimată astfel că cea din spațiile din sol primește o parte din încărcătura solului, rezistând astfel efectului de compactare. Acesta este motivul pentru care un sol foarte umed nu se va compacta la fel de mult ca unul moderat umed.
Densitatea sau greutatea specifica reprezintă raportul dintre masa și volumul unui corp, respectiv masa unității de volum:
(3.1)
Unde: D – densitatea (g/cm3);
M – masa solului uscat (g);
Vs – volumul particulelor solide ale solului (cm3).
Densitatea este o proprietate greu schimbătoare (se modifică greu în timp). Valoarea densității este determinată de compoziția mineralogică și de conținutul în humus. Cu cât conținutul în humus este mai ridicat, cu atât densitatea este mai mică [33].
Densitatea aparentă (Da) – masa volumetrica sau denistatea volumetrica reprezintă raportul dintre masa solului și volumul total de sol (volumul porilor și volumul părții solide) recoltat în așezare naturală:
(3.2)
unde: Da – densitatea aparentă a solului (g/cm3);
Ms – masa solului (g);
Vt =Vs+Vp – volumul total al solului (cm3);
Vs – volumul părții solide (cm3);
Vp – volumul porilor.
Densitatea aparentă are o valoarea mai mică decât densitatea solului. Daca D ≈ 2.65 g/cm3, atunci Da poate avea o valoare de 1-1.3 g/cm3, în funcție de texturi, de gradul de sfărmare al solului. Spre deosebire de densitate, densitatea aparentă este o mărime ușor schimbătoare, deoarece se modifică ușor volumul porilor [33].
Densitatea aparentă, pe lângă faptul că dă informații asupra porozității solului, are și o deosebită importanță practică, fiind folosită în calcularea rezervei unor elemente în sol. Densitatea aparentă este unul din principalii indicatori ai stării de așezare a solului, cu rol determinant asupra celorlalte însușiri fizice ale solului și este foarte mult influențată de textura solului.
Soluri aparținând aceluiași tip de sol dar cu texturi diferite prezintă variații foarte mari ale densității aparente. Valorile densității aparente sunt mai reduse la solurile cu un conținut ridicat de argilă, și poate creste la același conținut de argilă dacă creste conținutul în nisip grosier sau praf. Valorile densității aparente variază foarte mult cu cantitatea de materie organică din sol, având valori mai mici la solurile bogate în materie organică, astfel solurile intens fertilizate organic din sere sau Histosolurile pot avea valori de 0,30 – 0,40 g/cm3.
Valori ridicate ale densității aparente determină scăderea capacității de reținere a apei, o permeabilitate foarte scăzută, aerație redusă, rezistență mare la efectuarea lucrărilor agricole și la pătrunderea sistemului radicular al plantelor. În cazul unor densități mici efectuarea lucrărilor agricole este mult îngreunată datorită traficului dificil pe aceste terenuri. Densitatea aparentă variază la solurile cultivate din România între 0,9 și 1,65 g/cm3.
Capilaritatea solului reprezintă capacitatea acestuia de a permite apei subterane către straturile superficiale. Această însușire este invers proporțională cu permeabilitatea, dar direct proporțională cu porozitatea.
S-a constatat că în solurile cu porozitatea mică (nisip), timpul de urcare al apei este mic iar în solurile cu porozitatea mare (argilă), ridicarea apei este lentă câteva ore, dar înălțimea este mai mare (1,5 – 2m).
Capilaritatea solului reprezintă o proprietate fizică a solurilor în raport invers cu permeabilitatea acestora (permeabilitate scăzută înseamnă capilaritate mai mare). Această proprietate conduce ca apa din straturile inferioare să se ridice, prin capilare, spre stratul superior.
Starea de așezare a particulelor solide ale solului poate fi reprezentată nu numai prin densitatea aparentă ci și prin porozitatea totală a solului, care reflectă volumul total al porilor exprimat în procente din unitatea de volum a solului. Porozitatea totală reprezintă însușirea fizică a solului care cuprinde totalitatea porilor capilari și necapilari din sol. Valorile ridicate ale porozității totale indică o capacitate ridicată de reținere a apei, permeabilitate mare și o aerație foarte bună în sol. Pentru a interpreta porozitatea solului trebuie ținut cont de textura solului. La aceeași valoare a porozității totale solurile nisipoase pot avea însușiri fizice foarte favorabile, în timp ce la un sol argilos însușirile fizice pot fi nefavorabile [33].
Situația compactării artificiale a solului în România
Compactarea solului este unul dintre cei mai importanți factori de influență antropică asupra proprietăților fizice ale solului cu efecte imediate asupra managementului fermelor agricole și asupra mediului înconjurător. Compactarea solului afectează dinamica apei în sol, eroziunea, ciclul azotului și carbonului în sol, necesarul de energie și eficacitatea lucrărilor agricole, spălarea pesticidelor, biologia solului, precum și formarea recoltelor. Modificările solului induse de compactare pot conduce la degradarea solului, poluarea apelor de suprafață sau a pânzei de apă freatică, determinând de asemenea creșterea consumului resurselor naturale epuizabile cum ar fi petrolul și îngrășămintele minerale. În România, majoritatea solurilor sunt compactate, cu textură mijlocie și grea (conținutul de argilă variază între 30-50%), drenaj prost și adesea cu un strat de sol impermeabil. Climatul variază de la zona subumedă la cea uscată cu o cantitate anuală a precipitațiilor între 400-600 mm și valorile evapo-transpirației potențiale de 600-700 mm.
Vulnerabilitatea la compactare a solului evaluată prin 2 metode: procedura bazată pe densitatea de împachetare și textură (nevulnerabil, nevulnerabil în mod special, moderat vulnerabil, extrem de vulnerabil) și folosind clase efective de încărcare a solului (foarte stabil, stabil, stabil/instabil, instabil, instabile/deformare plastică suplimentară) [57].
În ultima jumătate a secolului, în Romania a fost generalizat, fără să se țină cont de o adaptate a condițiilor locale de climă și sol, sistemul de management convențional 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 rotațiilor culturilor (monocultura, rotația la doi ani a grâului de iarnă și a porumbului), cu o slabă și dezechilibrată fertilizare minerală și practic fără fertilizare organică. Apa de irigat este aplicată, acolo unde este aplicată, fără un control riguros. Toate aceste practici de management determină procese severe de degradare fizică a solurilor ca: destructurarea si compactarea solului si, pe suprafețe relativ mici din partea de sud a țării: supra-afânare. În România fenomenul de compactare ("talpa plugului") se manifesta pe circa 6,5 mil. ha; compactarea primara este prezenta pe circa 2 mil. ha terenuri arabile, iar tendința de formare a crustei la suprafața solului, pe circa 2,3 mil ha.
Vulnerabilitatea la compactare a solurilor a fost evaluate pentru arabil și pășuni. Solurile arabile sunt majoritatea moderat vulnerabile; pășunile din partea centrală a țării au solurile cele mai vulnerabile la compactare [57].
Prin compactare se înțelege deteriorarea structurii și tasarea solului fapt ce determină reducerea producției, prin crearea unui dezechilibru între volumul de aer și apă din sol.
Determinarea gradului de compactare al solului se poate face cu un instrument numit penetrometru (ex. penetrometrul Dickey John, prevăzut cu posibilitatea de testare a rezistenței solului la penetrare până la 60 metri).
Tabelul 3.1. Clasificarea solurilor în funcție de gradul de compactare [57]
În cazul României nu s-au mai făcut lucrări de subsolaj, în ultimii 20-30 de ani, fapt ce a dus la o tasare a terenului pe adâncimea de 30-50 cm dând posibilitatea apariției unui start a cărei compactitate se află între 30-50 kg/cm2 , complet impermeabil pentru apă și rădăcini.
BIOLOGIA COMPACTĂRII SOLULUI
Compactarea solului este o problemă comună și constantă în majoritatea fermelor care lucrează solul. Utilajele grele de producție pot crea o compactare persistentă a subsolului, chiar și atunci când se află sub managementul ce interzice prelucrarea prelungită a solului [17].
Oamenii de știință au descoperit ca solurile compactate au condus la:
restricționarea fizică a creșterii rădăcinii;
aerarea slabă a zonei rădăcinii (fluxul inadecvat de oxigen către rădăcini);
drenaj slab care contribuie în continuare la o aerare slabă a solului și la mai multe pierderi de azot din denitrificare.
Exploatarea subsolului a fost utilizată pentru a atenua problemele de compactare. Submersoarele sunt adesea operate la adâncimi de 12 până la 18 cm pentru a slăbi solul, pentru a sparge compactarea și pentru a crește infiltrarea și aerarea apei. În general, substraturile cresc randamentele culturilor, dar efectele pot fi temporare doar pentru că solul se compactează din cauza precipitațiilor, precum și continuarea traficului de echipamente pe solul umed. Unele terenuri nu necesită niciodată suprasaturare, dar în alte terenuri de câmp nu au crescut randamentele, mai ales dacă traficul de echipamente a avut loc pe o mare parte a terenului în timp ce solurile erau umede. Atunci când se îndepărtează substratul dintr-o zonă în care compactarea este evidentă, traficul trebuie controlat, altfel compactarea va apărea din nou. Dacă nu există zonă compactată, traficul de echipamente pe solul umed poate conduce la un sol compactat. Experiența cercetătorilor și a fermierilor din majoritatea Statelor Unite arată că creșterea randamentului de la prelucrarea în adâncime este rară și este de scurtă durată. Terenurile grav compactate sunt în primul rând rezultatul folosirii unor unelte de prelucrare a pajiștilor, și nu atât din traficul rutier. Traficul controlat pe teren cu orice pantă semnificativă creează probleme majore, datorită formării șanțurilor de scurgere și a râurilor în benzi de circulație permanente. Combustibilul necesar, forța de muncă, echipamentul și timpul determină o operațiune scumpă.Dacă terenul este lucrat atunci când este ud, se va produce o compactare suplimentară. Poluarea uscată a solului necesită și mai mult combustibil [21].
Structura solului joacă un rol important în procesul de compactare. Într-un sol cu substrat de nisip argilos, cu o structură mică a solului, cercetătorii au descoperit că tasarea solului a crescut în timp, iar precipitațiile cumulate reprezentau 70-90% din motivele de re-compactare a suprafeței și a subsolului, datorită mișcării apei prin sol și a forței gravitației. Asemenea fenomene sunt mai puțin importante pe soluri argiloase bine structurate. Cu toate acestea, în solurile crăpate, compactarea crește cu ușurință de la forța impactului ploii asupra solului gol, precum și de percolarea apei prin pori și goluri instabile [8].
Reziduurile de cultură (mulci) de pe suprafață s-au dovedit a amortiza efectele forțelor de compactare a solului. Aceste reziduuri de cultură pot fi comprimate, dar, de asemenea, își păstrează forma odată ce traficul s-a reluat. Ca un burete, materialul organic revine la forma sa normală. Cu toate acestea, traficul excesiv împiedică formarea reziduurilor de cultură, iar prelucrarea accelerată descompune materia organică a solului ("MOS": orice organism care trăiește sau a trăit la un moment dat în sol, inclusiv resturile de plante, microbii și secrețiile acestora). Nivelurile scăzute ale MOS fac ca solul să fie mai susceptibil la compactare [41].
Reziduurile de rădăcini din sol (rădăcini și exudate de rădăcini) pot fi chiar mai importante decât reziduurile de suprafață pentru prevenirea compactării. În ultimii o sută de ani, lucrările de cultivare au scăzut nivelurile de MOS cu 60%, ceea ce înseamnă că aproximativ 40% din stocul de carbon organic din sol rămâne. Compușii de carbon furnizează energie pentru microbii din sol, reprezintă un depozit pentru substanțele nutritive și contribuie la menținerea ciclului nutrițional între Plantelor și solului. Humus este tipul de carbon foarte descompus și cel mai stabil, care leagă particule individuale de sol (argilele microscopice) împreună pentru a forma microagregate. În comparație cu carbonul "activ" mai mic, humusul este mai puțin solubil în apă și nu este ușor consumat de microorganisme, stabilizând astfel microagregatele așa cum sunt prezentate în figura 4.1. Humus este mai rezistent la prelucrarea solului și la degradarea microbiană decât carbonul activ. Unele componente MOS mai durabile sunt vechi de secole. Cărbune activ (zaharuri sau polizaharide din plante, glomalină, proteine) este consumat de microbi pentru energie. Cărbunele activă este redusă prin prelucrare, dar este stabilizată în condiții de vegetație naturală și fără sisteme care utilizează o acoperire continuă. Cărțile active fac parte din "cleiul" care leagă agregatele mai mici în agregate mai mari și stabilizează aranjamentul. Acesta este modul în care porozitatea solului, infiltrarea apei, aerarea și structura cresc în condiții de vegetație naturală și fără sisteme de acoperire cu acoperire continuă [32].
Formarea agregatelor
Micro-agregatele sunt de dimensiuni mici (20 – 250 μm), relativ stabile și sunt compuse din microstructuri de lut și bucăți microscopice de materie organică. Macroagregatele, cu o dimensiune mai mare de 250 μm, sunt legate în principal de hifele fungice, fibrele de rădăcină și secrețiile lor asemănătoare lipiciului. Aceste agregate mai mari sunt mai puțin stabile decât microagregatele, dar macroagregatele dau structura solului și permit un debit mai mare de aer și infiltrarea apei. Solurile compactate tind să aibă mai multe microagregate decât macroagregate. Macroagregarea micșorează densitatea în vrac (crește spațiul stabil al porilor) și asigură cea mai mare parte a rezistenței la forțele de compactare [43].
Glomalina reprezintă una dintre clemele organice care ține agregatele împreună. Pentru ca glomalina să fie produsă, micoriza dintre plante și ciuperci trebuie să coexiste: firele de micoriză de hifă sunt permise să intre în rădăcină, unde planta "comercializează" zaharuri pentru nutrienți și apă din ciuperci. Rădăcinile secretă alți compuși organici care acoperă particulele de sol iar glomalina este o "amino-polizaharidă" sau "glicoproteină" creată prin combinarea unei proteine din ciuperca micorizată cu un zahăr complex (polizaharidă) din rădăcinile plantelor[42, 43].
Plasa realizată între hifă si rădăcinile plantei ține agregatele intacte, iar particulele de argilă protejează parțial rădăcinile și hifele de atacul microorganismelor. Contribuția fungilor micoriziale la agregare este un proces care implică trei acțiuni simultane. În primul rând, hifele fungice încarcă fizic particulele de sol, împrăștiindu-le împreună. În al doilea rând, ciupercile protejează fizic particulele de lut și resturile organice care formează microagregate. În al treilea rând, rădăcina plantelor și hifele fungice formează glomalina care leagă împreună microagregatele și macroagregatele mai mici pentru a forma macroagregate mai mari [42].
Glomalina trebuie să fie produsă în mod continuu, deoarece este ușor consumată de bacterii și de alte microorganisme din sol. Bacteriile se dezvoltă în solurile tratate deoarece sunt mai rezistente și mai mici decât ciupercile, astfel încât numerele de bacterii pot crește rapid în solurile tratate atunci când condițiile sunt favorabile. Ciupercile trăiesc mai mult și au nevoie de condiții mai stabile pentru a supraviețui. Fungi cresc mai bine in condițiile fără sol, cu o acoperire continua de viată și o sursă constantă de surse alimentare de carbon. Deoarece ciupercile nu cresc la fel de bine în solurile tratate, se produce mai puțin glomalină și mai puține hife și se formează mai puține macroagregate. Astfel, susceptibilitatea solurilor la compactare este un rezultat direct al unei probleme biologice: cantitățile reduse de rădăcini, hife și secrețiile lor în sol.
Pierderea agregatelor
Acoperirea suprafețelor și a subsolului poate distruge fizic gunoiul dur și compactarea solului temporar, dar nu reprezintă un remediu permanent. Mai întâi, cultivarea micșorează populațiile de ciuperci micoriziale. Într-un sol tipic neperturbat, hifele micoriziale sunt transformate (cresc, îmbătrânesc, mor) la fiecare 5 până la 7 zile (organismul fungic poate trăi mult mai mult, dar hifele absorbante fin ramificate trebuie să se regenereze continuu), ceea ce asigură o aprovizionare continuă cu glomalină precum și mai multe hife.În al doilea rând, lucrarea cresc brusc fluxul de oxigen către microsite-urile de sol, ceea ce accelerează descompunerea microbiană a glomalinei, a hifelor, a rădăcinilor fine și a celorlalte materiale organice care creează structura necesară pentru a rezista compactării. Pământurile afectate au mai puține ciuperci, mai multe bacterii și mai multe microagregate decât macroagregatele. Echipamentele grele și precipitațiile pot împinge apoi micro-agregatele în aranjamente mai stricte, reducând astfel spațiile porilor. Cu alte cuvinte, se produce compactarea solului. Cu toate acestea, formarea macroagregatului îmbunătățește structura solului și capacitatea acestuia de a rezista compactării [18].
Cultivarea solurilor determină descompunerea macroagregatelor, care reprezintă o componentă importantă a structurii solului ("tilth"). Agricultorii care își lucrează în mod abuziv solurile (de exemplu, utilizarea repetată a plugului, a discului) descompune macroagregatele prin spargere mecanică și permițând un oxigen suplimentar să ajungă la descompunerea microbiană a solului, epuizând astfel glomalina solului, polizaharidelor și alte surse de cărbune. Mai mult de 90% din carbonul organic din sol există ca un strat de acoperire pe suprafețele minerale ale argilelor, argilei și nisipului [12].
Acești compuși de carbon stabilizatori sunt consumați de bacterii aerobe care înfloresc la niveluri mai ridicate de oxigen din sol (există și alte bacterii care se dezvoltă atunci când oxigenul din sol este extrem de scăzut). Rezultatul final este un sol compus în principal din microagregate și mult mai predispus la compactare. Solurile compuse în principal din microagregate au o infiltrare mai lentă a apei din cauza lipsei de macropori stabili, astfel că apa are tendința să iasă la suprafață.
Agricultura care combină o acoperire continuă cu metoda continuă “făra prelucrare” nu este un sistem care imită îndeaproape un ecosistem natural și va îmbunătăți structura solului și productivitatea solului. Un strat de viață continuu sau aproape continuu, plus o metodă “fără prelucrare” implementată pe termen lung, protejează solul împotriva compactării în patru moduri majore. În primul rând, materialul organic de pe suprafața solului acționează ca o pernă, ajutând la absorbția greutății traficului echipamentelor grele (precum și a forței de deschidere a plantelor sau a îngrășămintelor). În al doilea rând, rădăcinile plantelor creează și măresc golurile și macroporii din sol astfel încât aerul și apa să se poată mișca prin sol. Acești macroporii acționează ca țevi pentru a controla rata la care oxigenul ajunge la rădăcini și microbi de sol. Solul are nevoie de oxigen pentru respirația rădăcinii și pentru a susține microbii aerobi în sol (în același mod în care metabolizăm alimentele, cu bioxid de carbon ca produs secundar). Cu toate acestea, influxurile mari de oxigen au ca rezultat pierderea rapidă a carbonului din sol, deoarece microbii aerobi pot consuma mai repede compușii organici. În al treilea rând, rădăcinile de plante furnizează hrană pentru microorganisme (în special ciuperci) și faună pentru pajiști (de exemplu, râme) care creează și mențin porozitatea solului prin activitățile lor. În al patrulea rând, rădăcinile ajută la stabilizarea agregatelor solului. Cea mai stabilă combinație durabilă este cea în care agregatele sunt ținute împreună cu humus sau materie organică veche care rezistă descompunerii. O combinație mai temporară este legătura dintre polizaharidele de plante mai vechi și glomalină fungică, dar acestea sunt mai ușor digerate de bacterii, astfel încât trebuie să fie reînnoite continuu pentru a menține sau a îmbunătăți structura solului. Acest proces este rupt atunci când solul este deranjat, crăpat sau lipsit de vegetație.
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR EXPERIMENTALE PRIVIND IMPACTUL ECOLOGIC AL COMPACTĂRII ARTIFICIALE A SOLULUI
Efectele compactării solului asupra emisiilor de N2O, N2 si CO2 în solurile fertilizate cu nitrați [34]
Compactarea solului și umiditatea acestuia sunt factori importanți care influențează denitrificarea și emisiile de N2O din solurile fertilizate.
Concentrația protoxidului de azot N2O în urme reprezintă un factor de climat relevant. Contribuția sa la efectul de seră a fost măsurată ca fiind 6%. În plus, a fost dovedit faptul că N2O reacționează cu radicali oxigenului din stratosferă, formând monoxidul de azot care este implicat în subțierea stratului de ozon.
A fost estimat faptul ca 75% din emisiile de N2O la nivel mondial derivă din activitățile agricole. Principalul motiv pentru nivelul ridicat a emisiilor de N2O din solurile agricole este concentrația ridicată de N din fertilizatoare minerale, fixarea simbiotică a N2 și aplicațiile realizate pe deșeurile de origine animală. Protoxidul de azot din sol este un produs intermediar ce apare în timpul nitrificării și denitrificării. S-a constatat faptul că o cantitate mai mare de protoxid de azot rezultă în momentul în care umiditatea solului este la cote scăzute, în condițiile în care denitrificarea se produce atunci când porii solului conțin peste 60% apă, lucru datorat concentrației scăzute de O2 din sol. Umiditatea solului, respirația solului, agregarea acestuia și nu în ultimul rând, gradul de compactare al solului reprezintă factori determinanți pentru gradul de aerare a solului și în formarea micro-siturilor anoxice – toți acești factori pot influența și se apoi amplifica datorită efectului lor asupra producerii N2O.
Din experimentele demarate pe plantațiile de cartofi s-a observat o influență semnificativă a compactării solului asupra fluxului concentrației de N2O. Compactarea solului datorată traficului mașinilor agricole a condus la creșterea nivelului concentrației emisiilor de N2O, în timp ce după acțiunile de afânare a solului s-a observat o scădere semnificativă a concentrației de N2O. Motivul din spatele acestui fenomen ar putea fi modificarea concentrației de O2 aflată în porii solului. În același timp, gradul de compactare al solului și umiditatea acestuia nu și-au putut determina influența asupra concentrației de N2O din sol.
Un studiu realizat de către centrul de cercetare pentru agro-sisteme din Scheyern, Germania a încercat să determine efectele diferitelor densități relative și ale umidității solului, cea din urmă incluzând uscarea și reumidificarea nucleelor de sol neperturbat, asupra emisiilor de N2O, N2 și CO2 după adăugarea de fertilizatori cu azotat, urmând a se determina de asemenea contribuția nitrificării și denitrificării asupra emisiilor de N2O [34].
Acest studiu s-a desfășurat în cadrul unei zone deținută de Centrul de Cercetare pentru Agrosisteme pe un teren aparținând unei ferme în sudul Germaniei. Ferma este poziționată într-o regiune deluroasă cu un sol format din sedimente terțiare parțial acoperite de loess. Media anuală a temperaturii este de 7.4°C în timp ce media anuală a precipitațiilor este de 833 mm. Mostrele de sol au fost prelevate de pe terenul pe care se cultivă cartofi (Solanum tuberosum L., var. Calla). Aceștia au fost plantați la data de 9 mai, fertilizați apoi cu 150 kg de N ha-1 (soluție de uree de amoniu) la data de 10 iunie, fiind apoi recoltați pe 24 octombrie. Pentru stratul superficial de sol, alcătuit din 23% lut, 55% nămol și 22% nisip, valoarea inițială măsurată a pH-ului a fost de 6.1, în timp ce greutatea specificăa fost măsurată la mai multe adâncimi și stadii de compactare: la marginea
Cu o săptămână înainte de a recolta de cartofi, miezuri neperturbate de sol au fost prelevate cu ajutorul unor cilindrii din oțel inoxidabil de 5 cm înălțime și un diametru interior de 8,1 cm. In total au fost prelevate 60 de miezuri de sol din fiecare dintre următoarele domenii, la o adâncime de 0-5 cm de sol: sol creasta, solul rânduri necompactat, iar solul compactat printre rânduri de tractor. La începutul experimentului de incubare, douăsprezece miezuri de sol din fiecare zonă au fost utilizate pentru determinarea densității aparente a solului, după uscare la 106 °C. Bazat pe densitatea medie a fiecărei zone eșantionate s-a calculat spațiul total al porilor presupunând o densitate a particulelor de 2.65 g cm-3 conținutul de umiditate al miezurilor de sol incubate într-un anumit spațiu cu porilor umpluți cu apă. Cele 48 de miezuri de sol rămase din fiecare zonă au fost folosite pentru experimentul de incubare. Fluxurile de gaz (CO2, N2O, N2) au fost măsurate de la 16 nuclee de sol pe suprafață (patru niveluri de umiditate cu n= 4), iar cele 32 de nuclee rămase au fost utilizate pentru a determina concentrația de nitrat pe sol și abundența 15N în nitratul din sol. Miezurile de sol s-au uscat cu aer și apoi au fost puse pe plăci de sticlă și apoi sigilează la capăt. La sfârșitul experimentului de incubare, densitatea în vrac, concentrația de carbon organic (CORG) și conținutul de azot total (Nt) din toate probele de sol au fost determinate (n=48).
În timpul perioadei de recoltare înainte de prelevarea de probe de bază de sol, umiditatea solului măsurat in-situ a variat între 35.1 și 70.3% pentru spațiu poros umplut cu apă în sol pe creastă și în solul dintre rânduri necompactate și între 70.2 și 112.2% în solului dintre rânduri compactat de tractor. În sezonul respectiv s-au remarcat precipitații abundente precum și două perioade de secetă severă. Pe baza acestor observații pe teren, au fost folosite următoarele niveluri de umiditate a solului în experimentul de incubare: 40, 60, 70 și 90% spațiu poros umplut cu apă pentru miezuri de sol din sol creastă și a solului necompactat dintre rânduri; 60, 70, 90 și 98% spațiu poros umplut cu apă pentru miezuri de sol de la solul dintre rândurile compactate de tractor. Miezurile de sol au fost ajustate la un anumit nivel de spațiu poros umplut cu apă prin adăugare de soluție 10-2 M CaCl2. Apoi, miezurile de sol au fost precondiționate la 14 °C timp de 3 săptămâni. Deshidratarea a fost verificată periodic și reajustată la conținutul inițial de umiditate a solului în funcție de necesități. După pre-incubare, miezurile de sol au fost fertilizate (ziua 0), prin aplicarea prin difuzare de soluție KNO3 (39% 15N). Cantitatea totală de soluție de îngrășământ aplicată a fost de 3 ml, ceea ce corespunde unei creșteri maxime a spațiului poros umplut cu apă până la 3,1%. Rata de aplicare N a fost de 77,3 mg N pe bază de sol sau 150 kg N ha-1 și a corespuns cu bunele practici agricole pentru fertilizarea cartofilor în această regiune.
5.1.1 Măsurători de flux automate de N2O și CO2
În cazul acestui experiment, miezurile de sol au fost plasate în microcosmosuri (înălțime de 7 cm, 14,4 cm diametru interior) pentru a determina dinamica N2O și a emisiilor de CO2. Un total de 12 nuclee de sol au fost folosite pentru fiecare tratament: patru miezuri au fost utilizate pentru determinarea fluxurilor urmelor de gaze, cele opt miezurile rămase au fost utilizate pentru analiza conținutului de nitrați din sol și abundența de 15N în nitratul din sol.
După cum este descris în detaliu de către Hantschel și colab., cilindrii microcosmos au fost sigilați etanș la gaze în partea de jos și la partea de sus, cu o placă de PVC. Plăcile superioare ale microcosmului au avut două deschideri, dintre care unul a fost folosit ca sursă de aer proaspăt, iar al doilea a fost folosit ca o cale de evacuare a gazului, fiind conectat la un cromatograf de gaz echipat cu un detector cu captură de 63Ni de electroni (DCE). Fluxuri de gaz N2O și CO2 au fost calculate pe baza diferenței dintre concentrațiile de gaz ale aerului de evacuare și de intrare a aerului proaspăt, ținând seama de debitul de gaz constant (20 ml min-1) prin spațiul liber din microcosmos. Fluxuri de N2O și CO2 au fost măsurate de cel puțin trei ori pe zi. Ratele emisiilor N2O și CO2 constituite din miezuri de sol au fost monitorizate timp de 42 de zile, apoi miezurile au fost uscate la 30 °C timp de 2 săptămâni (ziua 43 la 55). In ziua 56 după fertilizare, miezurile au fost reumidificate cu conținutul inițial de apă din sol și fluxuri N2O și CO2 au fost monitorizate timp de încă 16 zile [19].
5.1.2 Analiza solului și a extractelor de sol
La sfârșitul incubării, densitatea aparentă a solului a fost determinată din fiecare nucleu după uscarea a aproximativ 50 g sol proaspăt la 106 °C. Mostrele de sol au fost prelevate în zilele 1, 3 și 72 prin agitarea a 100 g sol proaspăt cu 200 ml de soluție 10-2M CaCI2 timp de 1 oră. Suspensia a fost trecută printr-un filtru de policarbonat de 0,45 mm. Conținutul de nitrați în soluție din sola fost determinată cu ajutorul unui analizor de flux continuu (SA 20/40 Skalar analitika, Erkelenz, Germania). Conținutul total de C și N ale unei părți alicote de sol uscat în aer pentru zilele 1, 3 și 72 a fost determinată cu ajutorul unui analizor CN (NA 1500, Carlo Erba). Pentru a cuantifica abundența de 15N în azotul din sol, acest analizor CN a fost cuplat la un spectrometru de masă Delta E (MAT Finnigan, Bremen, Germania) pentru probele cu 1,5 % 15N.
Abundența 15N în azotatul din sol a fost determinată în ziua 1, 3 și 72, utilizând metoda de difuzie descrisă de Jensen [24]. Abundența 15N a fost măsurată prin cuplarea analizorului CN cu spectrometrul de emisie. Din cauza concentrațiilor scăzute de NH4 în extractele de sol, o determinare fiabilă a abundenței de15N din amoniu din sol nu a fost posibilă. Abundența de 15N a N total din sol, înainte de adăugarea de nitrat, a fost de 0.366%. Efectele umidității solului asupra emisiei de N2O, N2 și CO2din cele trei zone cu grade diferite de compactare se prezintă în Fig. 5.1-3 (ziua 0 până la 40). Ratele de emisie de N2O au fost în general mici, la niveluri de umiditate a solului de 60% cu rate de flux medii cuprinse între 1 și 12 µg N2O-N m-2 h-1. A crescut semnificativ emisia de N2O. Ratele de emisie au fost măsurate la o umiditate a solului ≥70%, cu cel mai mare flux de N2O apărut la cel mai înalt nivel de umiditate a solului (fig. 5.1-3). Valoarea de fond maximă N2O a fost 1,426 mg N2O-N m-2h-1din sol rânduri (umiditate 90%), 1046 mg N2O-N m-2 h-1 din solul dintre rânduri necompactat (umiditate 90%) și 1768 mg N2O-N m-2h-1 din solul compactat la trecerea tractorului (umiditate 98%). Cumulând emisiile de N2O din cele trei zone, s-a observat că solul de pe coamă a avut cel mai mare potențial de emisie de N2O.Cu toate că nu sunt semnificative statistic, emisia de CO2 din solul de pe coamă a fost ușor mai mare decât emisiile de CO2 din sol compactat și respectiv necompactat. Disponibilitatea mai mare a carbonului organic din solul necompactat a devine mai evidentă atunci când rata de producție de CO2 a fost raportată la cantitatea totală de C organică a miezurilor de sol incubate.
Pierderile N2 au fost observate doar la cele mai înalte niveluri de umiditate a solului. Cu excepția solului necompactat dintre rânduri, pierderile N2măsurate în cele 3 zile după adăugarea de nitrat, au fost cuprinse între 205 și 1637 mg N2-N m-2 h-1. In general, emisiile N2 au fost considerabil mai mici decât emisiile de N2O-N (fig. 5.1-5.3). Calculată după toate cele patru tratamente de umiditate, valoarea medie a conținutului inițial de nitrat din sol după adăugarea fertilizatorului (77.3 mg KNO3-N pe bază de sol) a fost de 310, 236, și 196 mg N g-1sol. Luând în considerare concentrația inițială de azotat din miezuri nefertilizate, aceasta a corespuns 95, 99, și 105% din cantitatea totală de NO3-N adăugată.
Emisiile după adăugarea de nitrat
Creșterea ratelor de emisie de N2O odată cu creșterea conținutului de apă din sol au fost adesea raportate în studiile de laborator și de teren și atribuite unei activități de denitrificare crescută indusă de o difuzie O2 redusă în sol. Creșterea puternică a emisiilor de N2O la o umiditate situată între 60 și 70% susține ipoteza unui prag pentru producția de N2O prin denitrificare.
La 90% spațiu poros umplut cu apă, solul de pe culme au avut cele mai mari rate ale emisiilor de N2O. Acest rezultat sugerează că emisiile de N2O au fost influențate de disponibilitatea carbonului organic. O disponibilitate specifică mai mare de substrat poate favoriza formarea de microsite anoxice, care sunt cunoscute pentru faptul că promovează emisiile de N2O, în special în cazul în care disponibilitatea de azotat de sol este mare [13].
Într-un studiu de teren la același sit, s-a constatat că spațiul mediu al porilor umplut cu apă a solului de pe coamă a fost de 49% în timpul perioadei de recoltare și că niciodată nu a depășit valoarea de 67%. Mai mult decât atât, s-au descoperit emisii semnificativ mai mici de N2O în solul de pe coamă decât în probele de sol dintre rânduri, unde procentul a fost considerabil mai mare (58% în sol necompactat dintre rânduri și 85 % in sol compactat de tractor). Rezultatele acestui experiment demonstrează că emisiile scăzute de N2O din sol de pe coamă în condiții de teren au fost în principal din cauza conținutului scăzut de apă persistentă din sol. Diferite conținuturi de umiditate a solului după fertilizare au influențat considerabil factorii de emisie de N2O legat de îngrășăminte și acești factori de emisie au crescut puternic la o valoare a umidității de 70%. Acest lucru poate fi un factor cheie pentru marea variabilitate inter-anuală a factorilor de emisie de N2O găsită în urma studiilor de teren, chiar dacă managementul și fertilizarea solului a fost aproape neschimbat.
Emisiile în general scăzute de N2, chiar și la un nivel ridicat de umiditate a solului au fost, probabil, un rezultat al conținutului ridicat de nitrat în toate miezuri de sol. Concentrațiile ridicate de nitrați din sol s-au dovedit a inhiba activitatea reductazei N2O, datorită efectului competitiv al nitraților și N2O ca electroni terminali acceptori în timpul denitrificării [9]. Un efect similar al disponibilității nitratului solului în raportul N2/N2O a fost găsită în mai multe studii pe teren. Cu excepția emisiei de sol compactat la trecerea tractorului, emisiile de CO2 nu au fost influențate de diferitele niveluri de umiditate a solului. Aceste rezultate arată că o gamă largă de umiditate a solului asigură condiții optime pentru activitatea heterotrofică în sol. Această observație este de acord cu rezultatele studiilor de teren privind emisiile de CO2 generate de pajiști și a solurilor forestiere, care a indicat doar o relație minoră sau chiar inexistentă între emisiile de CO2 și conținutul de umiditate a solului.
Doran și colab. au propus modele cvadratice pentru a descrie relația dintre cantitatea de apă aflată în porii solului și respirația solului la solurile cu textură diferită. Ei au descoperit cele mai mari rate de respirație a solului se produc la cantitatea de apă aflată în porii solului situată între 40 și 70% în majoritatea solurilor investigate. La o cantitate inferioară de apă aflată în porii solului, respirația solului a fost redusă în mod considerabil de disponibilitatea apei; în timp ce la producția de CO2 cantitatea de apă aflată în porii solului mai mare a scăzut ca urmare a aerării reduse. Rezultatele indică faptul că relația dintre respirația solului și cantitatea de apă aflată în porii solului a fost influențată de existența macroporilor, deoarece ratele de emisie de CO2 din sol compactat, unde macroporii au fost distruși în mare parte de traficul de tractor, s-au redus semnificativ la niveluri de umiditate a solului peste 70% WFPS [11].
Efectele compactării solului asupra creșterii trifoiului și acumulării de fosfor [2]
Compactarea solului reduce mineralizarea carbonului și absorbția de apă și substanțe nutritive prin rădăcini. Randamentul culturilor poate compensa compactarea solului prin reducerea consumului de apă și creșterea eficienței nutrienților. De exemplu, absorbția de P a fost redusă de compactare a solului. Aproximativ 35% din totalul de Zn absorbit a rămas în rădăcini, având ca rezultat simptome de deficiență de Zn în lăstari. Absorbția e în exces de P poate crește acumularea de Zn în rădăcini, dar reduc translocația la lăstarii.
Fertilizarea cu zinc poate îmbunătăți eficiența utilizării apei și randamentul culturilor. Cu toate că mai multe investigații au determinat nutrienți din plante disponibili în diferite sisteme, puține informații sunt disponibile cu privire la efectele interactive ale diferitelor nivele de compactare a solului și rate de aplicare de Zn și P. Solubilitatea și disponibilitatea de Zn depinde nu numai de tipul de culturi și morfologia rădăcinii, dar, de asemenea, de pH-ul solului, capacitatea de schimb de cationi, conținut de argilă și conținutul de materie organică. În plus, disponibilitatea Zn poate fi influențată de concentrația P în sol și, de asemenea, de compactarea solului. Obiectivul acestui studiu a fost acela de a testa ipoteza că aplicarea unei cantități mai mari de P și Zn ar putea depăși limitările la creșterea rădăcinii și producția de trifoi, cauzate de compactare a solului.
Un strat de suprafață (0-30 cm) de sol Typic Torrifluvent, aluviosol calcaric a fost cernut și uscat cu aer. Un subeșantion de sol a fost utilizat pentru a determina proprietățile fizice și chimice. Fosforul a fost determinată prin extracție cu bicarbonat de sodiu. Concentrației de Zn a fost măsurată prin metoda acidului dietienetriaminepentaacetic (DTPA) folosind absorbție atomică (model UNICAM 939). Carbonul organic a fost măsurat prin oxidarea umedă. Distribuția granulometrică a fost determinată de metodă pipetei. Conținutul de apă la capacitatea de câmp (33 kPa aspirație) și la punctul de ofilire permanentă (1500 kPa aspirație) au fost estimate utilizând aparatul plăcii de presiune. Analiza solului a arătat un pH de 7,3, materia organică de 8 g, P 3 mg, și Zn de 0,3 mg. Conținutul de apă la capacitatea de câmp și punctul de ofilire permanente au fost de 210 și 90 g la un kg de sol. Solul a avut 250 g argilă, 250 g nămol și 500 g nisip.
Conținutul de optim de apă din sol a fost determinată folosind testul Proctor standard. Solul a fost umezit la diferite niveluri ale conținutului de apă. Probele s-au compactat prin cădere cu un ciocan de 2.5 kg de 75 de ori de la o înălțime de 30 cm, iar densitatea în vrac a solului a fost determinată. Aplicarea P și Zn a dus la creșterea rădăcinii și la extragerea de masă uscată, dar a redus creșterea trifoiului.
Cea mai mare trage de masă uscată a fost tratamentul obținut din 50 mg P, și 5,5 mg Zn, la o densitate de 1,4 Mg m3. Masa uscată a scăzut odată cu creșterea lăstarilor în solul compactat. Valoarea medie a masei uscate a fost de 0.8, 0.6 și 0.3 g la densități de 1.40, 1.65 și 1.80 mg m3. La o densitate de 1,4 mg m3, pentru aplicarea P de la 0 sau 50 mg, masa uscată de lăstari a crescut de la 0.3 la 0.8, 0.4-1.3 și 0.5-1.3 g, cu Zn aplicat la rata de 0, 2,75 și 5,5 mg. Valorile corespunzătoare pentru densitatea de 1,65 mg m3au fost 0.3-0.7, 0.4-0.9 și 0.4-0.9. La o densitate în vrac de 1.8 Mg m3, s-a obținut o reducere suplimentară de aproximativ 50% în masă uscată, comparativ cu densitatea de 1,4 mg m3. Deoarece rata de aplicare a P a crescut, masă de substanță uscată a crescut. Acest efect a fost mai pronunțată odată cu creșterea ratei de Zn cu excepția densitatea de 1.8 mg m3. Masa uscată a crescut de la 0.3 g fără P până la 0.8 g cu 50 mg P.
În mod similar, masa uscată a crescut de la 0,4 g, fără Zn, până la 0.7 g, la momentul aplicării, cantitatea de Zn fiind de 5.5 mg. Rezultatele au indicat faptul că efectul P și Zn asupra creșterii a fost mai profund decât cele obținute folosind fiecare elementul individual.
Lungimea rădăcinii a fost cea mai mare la densitatea în vrac de 1.4 mg m3 și a scăzut în mod substanțial, la o densitate în vrac de 1,8 mg m3. Adăugarea de P și Zn A compensat parțial pentru scăderea lungimii rădăcinii cauzate de compactare a solului. Lungimea rădăcinii a atins un maxim în tratamentele care primesc rată ridicată a ambelor P și Zn cu compactare redusă. Cu toate acestea, acest efect compensator de P și Zn a fost absent la cel mai înalt nivel de compactare a solului. Rata de aplicare a P a crescut îmbunătățind lungimea rădăcinii de trifoi și a condus la masă uscată mai mare. Lungimea rădăcinii fără P e în medie de 11.4 m. Cu toate acestea, la rata P a 50 mg, lungimea rădăcinii a fost de 32.5 m.
Adăugarea de Zn, de asemenea, a crescut lungimea rădăcinii. Lungimea rădăcinii a fost 18.8 m, fără Zn 25.0 m la 5.5 mg Zn. Efectele tuturor tratamentelor și interacțiunile lor cu privire la lungimea rădăcinii au fost semnificative. Rădăcinile cer mai mult oxigen pentru absorbția activă a nutrienților, cu toate acestea, în foarte compactata disponibilitatea solurilor cu oxigen este un factor de limitare pentru activitatea normală a rădăcinilor. Odată cu creșterea rezistenței mecanice a solului, ar fi nevoie de mai multă energie pentru producerea și menținerea unei unități de lungime a rădăcinilor. Compactarea solului în masă reduce absorbția de substanță uscată, afectează lungimea rădăcinii, se produce acumularea de P în muguri, și absorbția totală de Zn în trifoi. Acumularea totală de P și Zn pe unitatea de lungime a rădăcinii a crescut odată cu creșterea compactării solului [2].
Aplicarea de P și Zn a crescut absorbția de masă uscată, lungimea rădăcinii, și acumularea P în întreaga plantă până la densitate în vrac de 1.65 mg m3. Creșterea lungimii rădăcinii datorită P și aplicarea Zn este, probabil, un parametru cheie pentru a reduce efectul advers al compactării solului asupra creșterii culturilor. Deși efectul advers al compactării solului (până la o densitate în vrac de 1.65 Mg m3) asupra creșterii trifoi poate fi moderată de rate de aplicare mai mari de P și Zn, consecințele asupra mediului datorate de creșterea ratei de aplicare P în solurile compactate necesită investigații suplimentare.
Efectele compactării asupra proprietăților hidraulice ale solului [35]
Compactarea solului afectează proprietăți hidraulice, și, astfel, poate duce la degradarea solului și a altor efecte negative asupra calității mediului. Acest studiu evaluează efectele a trei nivele de compactare asupra proprietăților hidraulice a două soluri argiloase prăfoase din Podișul Loess, China. Miezuri neperturbate de sol au fost colectate de la suprafața (0-5 cm) și suprafața de compactare (10-15 cm), straturi la site-uri din Mizhi și Heyang în provincia Shaanxi. Cele trei niveluri de compactare a solului au fost stabilite prin creșterea densității în vrac a solului cu 0% (C0), 10% (C1) și 20% (C2) prin compresie și ciocănire în laborator. Curbele de retenție a apei din sol au fost apoi determinate, și conductivitate hidraulică saturată (Ks) și conductivitatea hidraulică nesaturată au fost estimate pentru toate probele folosind un aparat de aspirare standard. Nivelul ridicat de compactare (C2) a schimbat în mod semnificativ curbele de retenție a apei din straturile de suprafață și subterane ale solului Heyang, și ambele nivele de compactare (C1 și C2) a schimbat curbele celor două straturi de pe site-ul Mizhi. Cu toate acestea, efectele compactării asupra celor două soluri au fost pronunțate doar sub tensiunile de apă de 100 kPa. Conductivitățile hidraulice saturate (Ks) s-au redus în mod semnificativ de la cel mai înalt nivel de compactare pentru ambele straturi eșantion de sol Heyang, dar nici o diferență nu a fost observată în acest sens între tratamente C0 și C1. Valorile Ks a scăzut odată cu creșterea gradului de compactare a solului pentru ambele straturi ale solului Mizhi. Conductivitățile hidraulice nesaturate nu au fost afectate de nivelul de compactare a solului în intervalul măsurat raportul de volum de apă, iar valorile obținute au fost de două până la cinci ordine de mărime mai mare pentru sol Mizhi decât pentru sol Heyang. Rezultatele indică faptul că compactarea solului ar putea influența puternic, în diferite moduri, proprietățile hidraulice ale celor două soluri.
Odată cu dezvoltarea agriculturii moderne în China, utilizarea mașinilor devine din ce în ce mai frecventă în operațiuni pe teren, iar solurile agricole sunt din ce în ce mai probabil să fie supuse acelorași tipuri de compactare ca și cele din țările dezvoltate. Cu toate acestea, nu există nici o informație cu privire la efectele compactării asupra proprietăților hidraulice ale solului în Podișul Loess, China. Prin urmare, scopul studiul raportat aici a fost de a determina modificări ale caracteristicilor de retenție a apei și conductivitatea hidraulică la diferite nivele de compactare pentru două soluri din această regiune.
Având grijă să nu se compactează solul, miezurile de sol neperturbate (5 cm înălțime și 7 cm în diametru) ale solurilor argiloase prăfoase au fost colectate în mod aleatoriu la adâncimi de 0-5 cm și 10-15 cm din terenuri agricole în două locuri: primul (cronică Cambisols) în Heyang (N 358200 E 110850, 910 m ASL) și celălalt (calcice Cambisols) în Mizhi (N 378460 E 110870, 1022 m ASL), situat în sud-estul și părțile nordice, respectiv, de pe platoul Loess din China. Din fiecare strat au fost luate 39 de miezuri de la fiecare dintre cele două soluri. Astfel, în total 156 de miezuri de sol au fost prelevate. În același timp, au fost prelevate probe de sol în plus pentru a analiza proprietățile fizice și chimice selectate [46].
Distribuția granulometrică a fost determinată prin metoda areometrului, densitatea de particule prin metoda lui Blake și Hartge și carbon organic de un analizor elementar CHN (model Perkin-Elmer 2400) [4, 14].
În conformitate cu sistemul de clasificare textura solului USDA, ambele soluri au fost luturi prăfoase. Cu toate acestea, ele au fost destul de diferite în ceea ce privește distribuția dimensiunii particulelor și a conținutului de carbon organic, deși au avut o densitate în vrac similară, și aceeași densitatea particulelor. Solul din Heyang a conținut de două ori mai multă argilă și nisip mult mai puțin decât cea din Mizhi, dar a avut un conținut de aluviuni similare. Mai mult decât atât, conținutul de carbon organic în solul din Heyang a fost mai mult de dublu față de solul din Mizhi. Pe ansamblu, există diferențe semnificative în ceea ce proprietăți fizice ale celor două soluri.
Curbele de retenție a apei din sol obținute la diferite nivelurile de compactare pentru cele două soluri sunt prezentate în fig. 5.4. Solul de pe situl Heyang, care a fost supus nivelului scăzut de compactare (C1), a păstrat mai puțină apă decât solul de bază non-compactat (C0 ) pentru tensiuni de apă 0,75 kPa, dar nu au existat diferențe semnificative la nivelul întregului interval măsurat între C0 și C1 pentru fiecare adâncime în sol. În schimb, nivelul ridicat de compactare (C2) a scăzut semnificativ conținutul de apă al stratului de suprafață (0-5 cm) la tensiuni <2 kPa și cea a stratului subteran (10- 15 cm) la tensiuni <5 kPa (P <0,05). Raportul volum de apă din sol stratul de suprafață al solului de pe site-ul Mizhi au scăzut semnificativ cu creșterea nivelurilor de compactare la tensiuni 8 kPa (P <0,01), dar s-au găsit printre tratamente diferențe la tensiuni> 8 kPa.
Relația dintre conținutul volumetric de apă și tensiunea de apă depinde de densitatea în vrac, și, prin urmare, s-ar putea da indicații înșelătoare cu privire la efectele asupra compactării de retenție a apei din sol. Relația dintre raportul de volum de apă din sol și de tensiune a apei s-ar putea oferi o perspectivă asupra efectelor de compactare asupra retenției apei din sol. De aceea, vom discuta despre raporturile de volum de apă de mai jos, dacă nu se specifică altfel. Nivelul scăzut de compactare nu a afectat în mod semnificativ retenția de apă a solului din Heyang (fie de adâncime), din cauza variațiilor mari între replicate, cauzate de variațiile naturale din câmp și managementul solului.
Rezultate similare au fost găsite pentru mai multe soluri în peisaje diferite de Green [15]. Acest lucru implică faptul că nivelul scăzut de compactare (10%) a fost în intervalul de variație normală din câmp. Cu toate acestea, nivelul ridicat de compactare (C2) a scăzut în mod semnificativ volumul porilor cu diametre ale porilor echivalente> 150 mm ale stratului de suprafață și cu diametre ale porilor echivalente <60 mm în stratul subteran, care se corelează direct cu flux saturat au raportat că prin compactare s-a redus semnificativ volumul porilor cu pori echivalent cu diametrul>50 mm. Reducerea semnificativă a porilor mari datorită compactării (C2) ar influența schimbul de aer și dezvoltarea rădăcinilor, deoarece creșterea rădăcinilor de hrănire necesită pori variind de la 100 până la 200 mm în diametru [40]. Reținerea apei în solul din Mizhi a fost influențată în mod semnificativ de compactare într-un interval de tensiune mai larg decât solul din Heyang, pentru ambele adâncimi, și a existat o diferență semnificativă între cele două tratamente de compactare. Cu toate acestea, efectele compactării solului pentru cele două soluri au fost încă pronunțate doar sub tensiunile de 100 kPa. Acest lucru este în concordanță cu așteptările, deoarece cantitatea de apă reținută la absorbții joase (matricial 0-100 kPa) depinde de capilaritate și distribuția mărimii porilor, care sunt puternic afectate de structura solului. La absorbții înalte (100-1500 kPa), retenția apei este mai mult influențată de textura solului și specificul zonei [20]. Acest lucru înseamnă că nivelurile de compactare din prezentul studiu nu au afectat textura porilor, dar a schimbat în mod semnificativ structura porilor, care formează principalul mediu funcțional pentru rădăcinile plantelor.
Conductivitatea hidraulică saturată a fost utilizată pentru a evalua efectul compactării solului, deoarece valorile Ks sunt predominant guvernate de abundența de pori relativ mari și continuitatea lor. Prin urmare, modificările acestui grup de pori tind să aibă o influență puternică asupra valorilor Ks. Rezultatele au arătat că valorile Ks au fost puternic reduse de cele două niveluri de compactare a solului pentru ambele tipuri de sol, Heyang și Mizhi, fiind bine corelate cu curbele de reținere a apei discutate mai sus. Tratamentul C1 a scăzut conductivitatea hidraulică saturată la C0 relativă, dar nu au fost semnalate diferențe semnificative între aceste tratamente pentru solul Heyang, datorită variației mari între repetări. La cel mai înalt nivel de compactare, efectul compactării asupra solului din Heyang a fost suficient de puternic, în ceea ce privește la variații din câmp, pentru a reduce în mod semnificativ valorile Ks. Deoarece solul de la Mizhi a fost foarte omogen, chiar și nivelul scăzut de compactare (precum și nivelul ridicat) a determinat modificări semnificative în ceea ce privește retenția apei din sol și valorile Ks.
Cu toate acestea, nivelurile de compactare reduse Ks și raporturi de volum de apă implică faptul că solul Mizhi a fost mai sensibil laniveluri scăzute de compactare decât solul Heyang, dar mai puțin afectat de un nivel ridicat de compactare. Topografia Platoul Loess de obicei este formată din muchii și rigole (exemplificate prin situl Mizhi), unde eroziunea solului este mai severă decât oriunde altundeva în lume, și podișuri (așa cum este exemplificat de către situl Heyang) [44]. La situl Mizhi, suprafața de scurgere a solului va crește ca urmare a compactării solului, ce duce în continuare la creșterea eroziunii solului. La situl Heyang, compactarea solului chiar și prin presiuni relativ moderate (de exemplu, nivelurile C2) ar putea reduce Ks la valori foarte mici și, prin urmare, crește posibilitatea de inundații.
Conductivitățile hidraulice nesaturate nu au fost afectate de nivelurile testate de compactare a solului, atât pentru solurile Mizhi sau Heyang. Cu toate acestea, conductivitatea hidraulică nesaturată a solului Mizhi din ambele adâncimi tind să fie mai mici ca urmare a tratamentului C2 decât în urma tratamentului C0. Stenitzer și Murer au raportat modificări similare în conductivitate hidraulică între solul compactat și necompactat la tensiuni>10 kPa, la testele cu un sol argilos. S-a constatat ca tratamentul de compactare a dat o valoare mai mare pentru umiditatea solului uscat(Raport de volum de apă <0,3 cm3 cm3), raza de acțiune și nici o diferență în intervalul de umiditate pentru un sol loess. Este dificil să se compare rezultatele din diferite experimente din cauza variațiilor din solurile și metodele de compactare folosite [37].
Cu toate acestea, conductivitatea hidraulică nesaturată depinde de continuitatea porilor mici din interiorul fragmentelor de sol în anumite condiții de umiditate. Astfel, se pare că tratamentele nu au afectat conductivitățilehidraulice nesaturate la siturile analizate, deoarece nu au existat diferențe semnificative între tratamente la dimensiunea porilor <60 mm pentru sol Heyang și la dimensiunea porilor <15 mm pentru sol Mizhi. Raportul volumului de apă care corespunde probelor măsurate conductivității hidraulice nesaturate a fost dincolo de domeniul în care tasare a avut efecte semnificative asupra mărimi și spații de pori [16].
Prin urmare, conductivitatea hidraulică între tratamente trebuie să fie aceeași, la același raport de volum de apă.
5.4 Evaluarea efectelor de compactare a solului asupra biotei solului și a proceselor biologice ale solului [3]
Solul este, în esență, o resursă neregenerabilă care găzduiește biodiversitatea solului și furnizarea de bunuri și servicii vitale pentru bunăstarea oamenilor și pentru supraviețuirea ecosistemelor. Având în vedere protecția solului și protecția funcțiilor solului, există o necesitate esențială pentru identificarea valorilor prag de compactare a solului în ceea ce privește biota solului și a proceselor biologice ale solului. Mai multe tipuri de concepte de clasificare și de evaluare a calității solurilor ecologice, care se bazează în principal pe biodiversitatea solului au fost dezvoltate pe parcursul ultimelor două decenii. Ele ar oferi, de asemenea, instrumente pentru evaluarea efectelor induse de compactare asupra biodiversității solului și, prin urmare, pentru o validare a unei valori de prag de compactare a solului relevant pentru organismele din sol [31, 45].
Valorile de prag pentru proprietățile fizice ale solului au fost propuse de către fizicienii de sol, în scopul de a identifica efectele dăunătoare ale solului asupra creșterii compactării plantelor, randamentul culturilor, precum și cu privire la regimul de aer și apă a solurilor. Criterii relevante au fost compilate de Lebert și colab. [29]. În conformitate cu această lucrare, structura solului este grav compactata, poate afecta funcțiile solului, în cazul în care volumul macroporilor (Calificativul ''capacitatea de aer'') este sub 5% în volum, permeabilitatea apei saturate este mai mică de 10 cm d-1 sau densitatea în vrac efectivă BDeff (densitate în vrac BD (g/cm3) + 0,009% argilă) depășește valoarea de 1,8-2,0 g/cm3 [1].
Valori similare, atribuite ca valori de acțiune, au fost de asemenea identificate în Elveția: Buchter și colab. a propus o densitate în vrac efectivă de 1,85 g/cm3 (pentru solurile agricole) și 1,65 g/cm3 (orizontul superior al solurilor forestiere), precum și capacitățile de aer de 5% vol. (Soluri agricole) și 7% vol. (În straturile superioare solurilor forestiere). Mai mult decât atât, rezistența la penetrare mai mare de 3,5 MPa (în solurile agricole) și 3,0 MPa (în soluri de pădure) indică daune structurale grave [6].
Tabelul 5.1 Valori critice pentru a evalua parametrii fizici de sol în ceea ce privește potențialul de compactare a solului daune [3]
Mai recent, Horn și Fleige a propus valori de testare și de acțiune pentru a evalua compactarea subsolului dăunător [22]. Valorile de testare sunt utilizate atunci când există o preocupare cu privire la dezvoltarea "schimbărilor de sol dăunătoare", indică faptul că valorile de acțiune pentru "schimbări nocive ale unui sol'' există și sunt necesare măsuri pentru a preveni un pericol sau pentru a iniția restaurarea. Până în prezent, nici o valoare prag au fost identificate în ceea ce afectează negativ al compactării solului asupra organismelor din sol și asupra proceselor biologice ale solului. O cerere generală privind valorile de prag pentru scopuri de conservare a fost identificat de către Sutherland și colab. pentru a ghida factorii de decizie politică în procesul de luare a deciziilor [38]. Valorile de prag sunt instrumente valoroase pentru agricultori, consultanți în management și factorii de decizie politică pentru a identifica un impact negativ și să ia măsuri adecvate pentru cel puțin atenuare sau, mai bine, evitarea efectelor negative. biodiversitatea solului precum și faunistice a solului și a solului procesele microbiene pot răspunde mai sensibil la compactare a solului decât creșterea plantelor și a randamentului culturilor. În conformitate cu proiectul de Directivă-Cadru Privind Solul European, compactare a solului și a pierderii biodiversității solului se numără printre principalele amenințări de degradare a solului. Ele sunt interdependente ca compactarea solului afectează biodiversitatea solului în același timp organismele din sol pot contracara compactare. De asemenea, din acest punct de vedere din valori prag stabilite în ceea ce privește compactarea solului ar trebui să reprezinte, de asemenea, efecte asupra biocenozelor solului pentru a susține capacitatea solurilor de regenerare [45] .
Studiul de față este axat în principal pe datele din solurile agricole. Obiectivele au fost:
pentru a evalua literatura de specialitate cu privire la efectele de compactare a solului asupra organismelor din sol și a proceselor biologice din sol (de exemplu, respirație, nitrificare);
pentru a identifica parametrii relevanți, care sunt utile pentru evaluarea compactare a solului din punct de vedere biologic sol;
pentru a afla dacă valorile de prag ale parametrilor structurii solului propuși de către fizicienii de sol corespund efectelor negative asupra organismelor din sol și a proceselor biologice în sol.
Efectele compactării solului asupra organismelor din sol
In cele mai multe cazuri, compactarea solului scade volumul macroporilor și, prin urmare, afectează proporțiile relative ale volumelor de apă și de aer în sol. Acest lucru determină puternic condițiile de viață pentru organismele din sol, în special oxigenul și concentrațiile de dioxid de carbon în aerul din sol și potențialul redox. Cu toate acestea, efectele compactării solului asupra organismelor din sol sunt puternic influențate nu numai de proprietățile structurale ale solului, ci și de condițiile hidrologice și climatice specifice amplasamentului. Rezultatele de bază cu privire la acest subiect spectacol care pot apărea în limite de aerare la diferite grade de saturație a apei, în funcție de proprietățile solului [5].
Fauna solului
Efectele negative ale compactării solului asupra grupurilor de sol faune diverse sunt raportate din studiile de compactare în domeniu, precum și din experimentele de laborator. In tratamentele compactate adesea biomasa sau densitatea populației (abundență) a animalelor din sol a fost redus considerabil. În plus, o scădere a numărului de specii a fost prezentat în experiențele de câmp. organisme Mesofaunal cu un diametru de aproximativ 0.1-2.0mm corp (de exemplu, Collembola (springtails), Acari (acarieni), Enchytraeidae (potworms)) locuiesc în principal macropori și de multe ori nu arată nici sau o capacitate limitată de a se îngroapa prin sol mineral prin ele însele, de asemenea, în condiții necompactat. O scădere a clasei macroporilor, ceea ce corespunde cu diametrul corpului lor, astfel reduce spațiul lor locuibile. Efectele sunt parțial specii specifice și poate duce la efecte indirecte suplimentare, de exemplu, a schimbat relațiile de concurență provocate de pierderea de specii. Pentru vizuini specii, cum ar fi râme, aparținând în principal macrofauna, vizuini este împiedicată de compactare a solului. Astfel, chiar și în cazul în care abundența rămâne neschimbată, activitatea poate fi restricționată. Volumul vizuină și totală lungimea vizuină, de exemplu, poate fi redus drastic în urma unor sarcini mecanice mari . Un declin din abundență și / sau activitatea unor specii-cheie, cum ar fi râme profundă vizuina care contribuie în mod remarcabil la formarea habitatului în sol, poate avea ca rezultat modificări funcționale ale solului. Scăderea O2 nivele în sol până la punctul de condiții anaerobe afectează și activitatea faunei solului.
Microorganismele din sol și a proceselor microbiene în sol
Efectele de compactare a solului asupra microorganismelor din sol și a proceselor microbiene în sol sunt complexe și depind de mai mulți factori. Tipic pentru complexitatea acestor relații sunt investigațiile lui Jensen [19]: rezultate identice cu intensitate Wheeling în compactare a solului, la un sit de pășune, cu o densitate în vrac inițială de 1,0 g cm3, dar nu la un loc arabil (producția de porumb) cu o densitate în vrac inițială de 1,3 g cm3. Cu toate acestea, pe ambele site-uri au fost măsurate o scădere de CO2 eflux în domeniu și o scădere a mineralizării nete N în miezuri de sol într-un experiment de laborator. Cu toate acestea, biomasa microbiană din sol nu s-au schimbat în mod semnificativ și au prezentat efecte în creștere sau în scădere, în funcție de metoda de determinare. Într-un experiment de laborator cu material de sol din trei site-uri, culturi diferite, trei niveluri de compactare și trei niveluri de umiditate a solului (potențialul de apă), Jensen și colab. a găsit o corelație între mineralizarea C și conținutul de apă din sol. Cu toate acestea, N-mineralizare a arătat corelații similare numai în soluri ușor compactat, în timp ce în soluri puternic compactate efecte potențiale asupra N mineralizare au fost anulate prin apariția denitrificare solului [25].
În acest experiment, biomasa microbiană a solului măsurată prin metoda de extracție fumigație a scăzut cu sol în creștere umiditate, în timp ce biomasa microbiană a solului măsurată prin substrat indus metoda respirației nu sa schimbat. într-un experiment de laborator cu miezuri de sol, s-a constatat creșterea denitrificare în eșantioanele de parcele din ce în ce compactate într-un câmp de cartofi în spațiu poros umplut cu apă mai mult de 70%, în timp ce emisiile de CO2 de producție a fost redusă doar la spațiu poros umplut cu apă de 98% în tratamentul cel mai compactat. În ceea ce mai multe cercetări fundamentale cu privire la factorii care cauzează aceste efecte, Czyz a măsurat potențialul redox și rata de difuzie a oxigenului (ODR) ca indicatori sensibili pentru starea afânare a solului într-un experiment pe teren. Deoarece consecințele compactării solului, s-a observat o maturizare întârziată si un randament redus și o absorbție de azot mai mic de plante cauzate de o mineralizare redusă de azot (în comparație cu un tratament normal de plug) [10].
Baza și procedura de evaluare a datelor pentru obținerea valorilor de prag
În scopul de a obține dovezi privind valorile de prag am ecranat, în total 240 articole recenzate de experți în reviste științifice relevante publicate în anii 1963-2007 pentru datele privind efectele compactării solului asupra organismelor din sol și a proceselor biologice ale solului. Rezultatele prezentate în aceste lucrări au fost compilate într-o bază de date. In total, au fost evaluate 640 de înregistrări de date cu privire la microorganisme și activitatea microbiană și înregistrările 332 de date privind fauna solului. Numărul de seturi de date nu corespunde numărului de lucrări evaluate, deoarece o hârtie poate cuprinde datele unuia sau mai multor tratamente de compactare, pe unul sau mai mulți parametri, specii sau grupe funcționale de organisme, respectiv. Date fizice au fost calculate din lipsă de alte proprietăți ale solului fizice determinate în studiul respectiv. Densitatea în vrac efectivă (BDeff) este inițial un parametru de câmp evaluate în timpul de cartografiere a solului. Aceasta integrează informații clasificate cu privire la structura macro și miero, gradul de decontare, precum și forma și mărimea agregatelor. În cazul în care nu a fost evaluat în acest domeniu, se calculează din densitatea în vrac (BD) și conținutul de argilă (argilă), utilizând următoarea formulă:
[1] (5.1)
Porozitatea totală (TP) se calculează din densitatea aparentă a solului (BD) și densitatea solului materiei solide (DS), după cum urmează:
(5.2)
Capacitatea de aer, care este umplut cu aer porozitate în sol, la un conținut de apă volumetric corespunzător capacității de câmp (potențial de apă 63 hPa), este derivat din densitatea în vrac, conținutul materiei organice din sol și clasa de textura standard, urmând liniile directoare germane pentru cartografierea solului [1]. Pentru a identifica relațiile dintre modificări ale parametrilor fizici și biologici sol și pentru a obține valorile de prag, baza de date ansamblu a fost evaluată prin analiza de regresie. Din totalul de 240 de ziare, cu toate acestea, numai 54 au fost potrivite pentru scopurile noastre. Principalele criterii de selecție a datelor au fost:
Datele privind parametrii relevanți pentru sol fizice, în special volumul (efectiv) densitatea în vrac și macroporii, sunt prezentate sau pot fi derivate,
Tratamente de control necompactat sunt incluse
Datele originale brute sunt date,
Efectele compactare pot fi distinse de alte efecte (de exemplu, efectele diferitelor sisteme de lucrare).
Astfel, doar 22 de lucrări care se ocupă cu efecte de compactare a solului asupra faunei solului și a 32 de lucrări de efectele asupra microorganismelor din sol de raportare și procese conduse au fost incluse microbiologica în evaluare. Cele mai multe dintre studiile faunistice de sol au fost efectuate în domeniu abordarea efectelor asupra râmelor (opt studii), enchytraeids (patru studii), colembole (șase studii), acarieni (trei studii), microartropode în general (un studiu) și nematode (un studiu). În condiții de laborator controlate, doar unul și cinci studii privind colembole și râme, respectiv, îndeplinite criteriile noastre de selectare a datelor. Parametrul măsurat biologic cel mai frecvent a fost abundenta, investigațiile microbieneaxat în principal pe biomasa microbiană, urmat de mineralizarea C.
Tabelul 5.2 Numărul de lucrări asupra parametrilor zoologice sol utilizați pentru compilarea de seturi de date [3]
Tabelul 5.3 Numărul de lucrări privind parametrii microbiene de sol utilizați pentru compilarea de seturi de date [3]
Rezultatele evaluării datelor și discuții
În scopul de a standardiza rezultatele diferitelor publicații, efectul de compactare a solului asupra parametrilor biologici de sol a fost, în general, calculată ca diferență între rezultatele compactate și tratamentele de control în procente a tratamentului de control (modificarea relativă în procente). Deci, este posibil să se compare rezultatele diferiților parametrii de punct final sau de diferite proceduri analitice pentru estimarea aceluiași parametru, care pot diferi în valori absolute.
Fauna solului
Parametrii zoologice solului investigat în studiile de teren au fost în principal abundență și biomasă, în timp ce experimentele de laborator au investigat formarea și turnate de producție predominant vizuină de râme în mezo și microcosmul preparate cu solul sitat compactat artificial. Numai experiment utilizate coloanele de sol netulburate de un laborator obținute în domeniu și compactat în laborator. Din moment ce doar 6 din cele 22 de studii au prezentat conținutul de argilă, nici o densitate în vrac efectivă a fost calculată. Luând în considerare toate datele, se observă nici o relație clară între modificarea relativă a parametrilor zoologice și creșterea densității în vrac.
Mai mult decât atât, o diferențiere în studiile de teren și de laborator nu oferă nici o mai bună relație (aproape de 0.00 r2). Aproximativ 30% din înregistrările de date arată valori pozitive, dintre care o treime provin din două studii care examinează producția exprimate în laborator [7]. Producția turnată este în mod evident a crescut prin compactare a solului la cele mai multe dintre densitățile în vrac puncte finale studiate. Cu toate acestea, există un efect semnificativ de scădere a valorilor cu creșterea densității în vrac (r2 = 0.22; p <0.05). Acest rezultat a fost obținut cu cele două specii de adâncime vizuini Aporrectodea Longa și Lumbricus terrestris, care construiesc vizuini verticale permanente, prin împingerea solului la o parte sau de ingerarea sol.
Deoarece rezistenta spațială mai mare împiedică mișcarea prin sol prin intermediul forțelor de presiune a corpului, există o nevoie mai mare de a ingera sol și pentru a produce mai multe mulaje în sol compactat decât în sol de referință. În ceea ce privește formarea structurii solului, lungimea totală vizuină și volumul tinde să scadă odată cu creșterea densității în vrac, ceea ce diminuează efectul pozitiv de turnare, adică formarea agregatului sol-biogene.
O schimbare a comportamentului râmelor de la compactarea solului ingerat poate avea efecte asupra bugetului lor de energie și a performanței acestora în sistemul de sol, sau asupra proprietățile solului în general, dar aceste probleme nu au fost investigate în studiile citate. Mai mult, nu toate speciile sunt capabile să se adapteze comportamentul în același mod pentru a compensa compactare, Buck și colab. au arătat în același experiment: s-au descoperit efecte ușor negative ale compactării asupra producției exprimate pentru specia endogeic Octolasion cyaneum, o specie de sol vegetal mai mici [7].
Experimentele privind producția exprimate arată că
efectele compactării solului sunt specii dependente;
creșterea activității de turnare indusă de compactare a solului, nu are nevoie înseamnă neapărat efecte pozitive pentru sistemul de sol.
În plus, luarea în considerare separată a studiilor de producție exprimate au arătat că relația dintre densitatea în vrac și parametrii zoologici ar putea deveni mai clară, dacă este vorba numai de date referitoare la un parametru analizat la un moment dat. Această abordare este limitată de faptul că, cu cât sunt mai puține studii incluse într-o analiză, rezultatele analizei devin cu atât mai puțin convingătoare. Figura 5.6 arată că abundența de râme, colembole și enchytraeids este în general corelată negativ cu densitatea în vrac. Cu toate acestea, corelația este destul de slabă, în special pentru colembole și enchytraeids. Acest lucru se datorează în parte valori foarte scăzute ale abundenței organismelor analizate (studii enchytraeid) sau valori foarte variabile ale abundenței organismelor analizate (studii râme).
Datele zoologice prelevate din sol au fost compilate într-un mod destul de eterogen, dar eterogenitate ar putea să nu fie singurul motiv pentru lipsa unei corelații între proprietățile fizice ale solului și prezența faunei din sol. Parametrul fizic al solului măsurat cel mai des a fost densitatea în vrac. Cu toate acestea, efectele asupra faunei au fost găsite deosebit de des, deși nu foarte mici sau efecte asupra densității în vrac au fost măsurate în tratamentele compactate. Mai mulți autori indică faptul că densitatea în vrac nu este, evident, parametrul adecvat pentru a explica efectele de compactare asupra faunei solului [28].
Alți parametri, cum ar fi volumul macroporilor ar putea fi mai potrivită, dar s-au măsurat foarte rar. In studiile de teren, evoluția în timp proporțiile respective de aer și spațiu poros umplut cu apă, care este puternic dependentă de condițiile meteorologice, vor avea o influență importantă.
Microorganismele din sol și a proceselor microbiene în sol
Pentru analiza datelor, rezultatele au fost subdivizate în cele din investigații pe teren sau studiile de teren și a celor din experimente de laborator. Criteriul acestei grupări a fost momentul impactului de compactare. Măsurarea stării actuale a proprietăților solului biologice (de exemplu, biomasa microbiană sau potențiale C-mineralizare în probele de sol), s-a realizat după o anumită perioadă de timp de compactare în domeniu sau a fost făcut în laborator. biomasa microbiana, de exemplu, a fost întotdeauna măsurat în laborator, în timp ce C-mineralizare în experimente de teren a fost măsurat ca emisiei de CO2 în domeniu sau sub formă de CO2-producție, fie în probele de sol care au fost cernute și apoi reasamblate cu densitatea câmpului, în probele împărțită în diferite mărimi agregate sau descompunerea resturilor vegetale adăugate. In experimentele de laborator, atât incubarea tratamente compactate și control, precum și măsurătorile parametrilor biologici au fost efectuate în laborator.
Efectele măsurate ale tasării și creșterea densității în vrac au fost de 14%, în medie densitatea în vrac a solurilor după compactare a variat 1.38-1.69 g/cm3. Capacitate de aer (volumul macroporilor) a fost, în medie, a redus cu 27%, din cauza compactare. Valorile au variat 5 13% vol în tratamentele compactate. Cu toate că aceste modificări par a fi substanțiale, trebuie să se constate că volumul de aer a fost redus sub valorile de prag de 5 și 7% vol., care a fost propus în Germania și Elveția, respectiv în doar două și opt tratamente de compactare,. În schimb, densitatea în vrac efectivă a fost crescută peste valorile propuse ale testului de 1.7 g cm3 în 15 din totalul de 23 de soluri compactate. Deoarece densitatea în vrac efectivă nu a putut fi calculată pentru toate experimentele, rezultă din fig. 5.7. sunt prezentate ca diagrama mineralizării C (schimbare în% a controlului) comparativ cu densitatea în vrac. În ciuda efectelor importante ale compactării asupra proprietăților fizice ale solului, efectele asupra C-mineralizare au fost foarte variabile (fig. 5.7.), cu modificări, de la 47 la + 51%. Aproximativ jumătate din cazuri au prezentat un efect negativ.
Relația de ansamblu dintre modificările induse de compactare în C-mineralizare și densitatea în vrac a rezultat într-o regresie semnificativ pozitivă, ceea ce înseamnă că mineralizarea C este mai probabil îmbunătățită odată cu creșterea densității în vrac sau cu compactare a solului, în cazul în care rezultatele de compactare în vrac mai mari densități. Variabilitatea (eterogenitate) efectelor se explică prin faptul că respirația solului este o activitate generală a tuturor microorganismelor și că această activitate este influențată de mai mulți factori, în funcție de organism și situație. Volumul porilor solului este modificat în principal prin compactarea solului. Astfel spațiul porilor liberi este schimbat. De multe ori volumul porilor mai mici din sol, care constituie spațiul principal de viață pentru microorganisme, este crescut. Efectele negative ale unei modificări a volumului porilor pot fi cauzate de inaccesibilitatea substanțelor organice (energie, nutrienți) sau reducerea schimbului de gaze dintre sol și atmosferă liberă (CO2, O2) [27]. În funcție de situația în care efectele compactării au loc, acești factori sau combinații de factori pot conduce la efecte globale pozitive sau negative asupra C-mineralizare. În cele din urmă, chiar și metoda utilizată pentru condiționarea măsurare sau probe de sol poate duce la un efect pozitiv, negativ sau nu.
Pentru evaluarea efectelor de compactare asupra C-mineralizare in experimente de laborator, 68 de înregistrări de date din nouă lucrări au fost disponibile. In aceste experimente densitatea în vrac a fost crescută ca o medie cu 20% datorită compactării, având ca rezultat o densitate în vrac de până la 1,80 g/cm3, densitatea în vrac eficiente până la cm3 și aer capacități de 1,99 g (volumul macroporilor), pornind de la 0.8 vol.%. În 11 cazuri, valoarea de prag propuse pentru densitatea în vrac efectivă (1.7 g /m3), iar în 7 cazuri a fost atins valorile de prag pentru capacitate de aer (5 și 7 vol.%). Coeficientul de corelație (r2) între evoluția C-mineralizare (în% din martor) și densitatea efectivă în vrac sau densitatea în vrac a fost 0.32 sau 0.17, respectiv. Toate tratamentele de compactare, rezultând o densitate în vrac efectivă mai mare de 1.70 g/cm3 duce la o scădere a emisiilor de CO2 de producție. În toate aceste investigații, densitatea în vrac a tratamentului de control a fost sub 1.7 g/cm3 și compactare a crescut densitatea aparentă între 14 și 50%.
Biomasa microbiană a fost estimată în majoritatea investigațiilor prin intermediul substratului indus metoda respirației (SIR) sau metoda de extracție fumigație (CFE), în cazuri singulare a fost calculat din numărul de bacterii (reprezentă directe sau a CFU)sau determinată ca sumă a lui PLFA extrase din probe de sol. Rezultate obținute în ceea ce privește biomasa microbiană în studiile de teren au fost extrase din 13 lucrări și a cuprins 60 de înregistrări de date. În aceste experimente de compactare a dus la o creștere a densității în vrac cu până la 50% și a capacității aerului de peste 60%, cu o creștere medie de 20 și, respectiv 33%. Într-un caz tratamentul compactat are o densitate mai mică și o capacitate mai ridicată a aerului decât controlul necompactate. Nici o relație a fost găsită între compactare indusă modificarea relativă a biomasei microbiene și obiectivul de compactare. Variabilitatea în schimbarea biomasei microbiene din cauza compactare este, de asemenea, însoțită de o mare variabilitate între investigații. În investigațiile de teren foarte des au fost stabilite doar una sau două tasări intensitățile (pași) într-un interval de impact mic.
Nouă experimente de laborator cu biomasa microbiană ca parametru microbiană au fost incluse în baza de date cu 85 de înregistrări de date. Compactare a crescut densitatea în vrac cu până la 45%, iar capacitatea de aer de până la 90% (cu o medie de circa 30%). Schimbările din biomasă microbiană au fost între 94 și + 70%, cu o valoare medie de 13%.
Coeficientul de corelație dintre modificările relative ale biomasei microbiene ca urmare a tasării și densitatea în vrac a fost 0.42, cu o pantă negativă semnificativă. Acest rezultat este realizată în principal prin datele, deoarece această investigație și cele ale Jordan și colab. au fost singurele lucrările cu tasări la o densitate în vrac efectivă mai mare de 1.7 g/cm3. Fără aceste date corelația este 0.01. Dimpotrivă, coeficientul de corelație dintre schimbarea biomasei microbiene și schimbarea densității în vrac a fost, chiar și cu datele Nadian, mult mai mic (0.18). Prin urmare, mai mare densitate în vrac care rezultă din compactare, cu atât mai puternică biomasa microbiană a fost redus, independent de intensitatea de compactare, adică diferența dintre densitățile în vrac ale controlului și tratamentul compactat. De asemenea, durata de compactare, variind între 21 și 180 de zile, nu a avut nici un efect Nadian [26, 30].
Variabilitatea experimente de laborator legate de proprietățile solului și intensitatea de compactare a fost pe aceeași scară ca în investigații pe teren, dar durata experimentelor de laborator a fost în mod clar mai scurt. În timp ce interpretarea rezultatelor diferitelor experimente de compactare, este important să se țină seama de faptul că condițiile dintre experimentele de laborator au fost variabile, dar, spre deosebire de investigațiile de teren, condițiile au fost menținute constante într-un singur experiment.
Compactare conduce la efecte similare asupra biomasei microbiene decât mineralizarea C: în timp ce în experimente de câmp de compactare a indus o creștere destul de ușoară a parametrilor biologici, în experimente de laborator s-a constatat o scădere clară. Deasupra unui nivel de compactare indicat printr-o densitate în vrac efectivă mai mare de 1.7 g/cm3, toate efectele asupra biomasei microbiene au fost negative. În contrast, în experimentele cu o densitate în vrac, în tratamentele compactate sub 1.7 g/cm3, efectele asupra biomasei microbiene au fost atât negative și pozitive nu numai între ci și în cadrul experimentelor [3].
Având în vedere discuția despre care rezultă valori prag pentru parametrii fizici de sol bazate pe efectele asupra parametrilor biologici solului, acesta trebuie să fie, în consecință, a concluzionat că s-au găsit doar câteva argumente clare demonstrate științific. Efectele compactarea solului asupra parametrilor microbiene pot fi, în general pozitiv, dar și negative, în funcție de starea inițială a structurii solului și asupra condițiilor microclimatice de sol în timpul perioadei experimentale. Dacă în experimente de laborator, densitatea în vrac efectivă finală după compactare a fost mai mare de 1.7 g/cm3, s-au observat numai efecte negative asupra mineralizării C și biomasa microbiană. Pentru că lucrări evaluate arată această observație să fie adevărat pentru ambii parametri microbieni, ei fac un argument puternic pentru a propune acest lucru ca o valoare de prag pentru densitatea în vrac efectivă. Cu toate acestea, două fapte slăbesc aceste argumente:
Singurele investigații nu au inclus niveluri de compactare de densitate în vrac, în pași mai mici de mai jos, și peste această valoare de prag;
o parte din rezultatele au fost generate prin experimente de laborator, folosind deranjat cernute sol și miezuri de sol compactat artificial; acest tip de compactare diferă cu siguranță de compactare câmp a solurilor structurate pe teren, în special în ceea ce privește continuitatea sistemului de pori.
Astfel, aceste rezultate nu pot sprijini pe deplin valorile de prag observate din cauza aplicabilității lor limitate la situații reale cu soluri structurate.
Discuție generală
Variabilitatea în schimbarea parametrilor biologici datorită compactării este însoțită de o mare variabilitate între investigații. Acest lucru se referă la aspecte diferite:
Variabilitatea proprietăților solurilor analizate în ceea ce privește conținutul de argilă, conținutul de carbon și valorile pH-ului;
Gradul de compactare la 0 la 50% din densitatea în vrac inițială sau de la 0 la 60% din capacitatea inițială a aerului
Timpul de observații după compactare, variind de la 3 săptămâni la 9 ani
Condiții de climă și sol în timpul și după compactare au fost considerabil diferite și, în cele mai multe cazuri a variat pe parcursul perioadei experimentale.
Declarații generale cu privire la efectele de compactare asupra ambilor parametri microbiene si zoologice din sol sunt:
Datorită variabilității ridicate a situațiilor experimentale și a condițiilor în documentele evaluate, în special în documente care descriu investigații pe teren, a fost găsit nici un efect general de compactare a solului.
Generarea de seturi de sub-date, gruparea rezultatelor obținute în condiții similare (de exemplu, textura solului, durata) nu a fost posibilă, deoarece numărul de cazuri valide a fost prea mic.
În consecință, folosind datele existente, se pare că nu numai în cadrul cercetărilor științifice, dar, de asemenea, în realitate, nu este în general posibil să se prevadă efectele compactării asupra parametrilor biologici, deoarece factorii care influențează și interacțiunile lor sunt numeroase și cunoștințele corespunzătoare este doar marginal și selectiv. Luând în considerare acești factori de influență este esențială.
Efectele compactării asupra câmpurilor agricol [12]
Efectele compactării solului plantelor furajere
Efectul traficului mașinilor agricole asupra lucernei și a gazonului este o combinație între compactarea solului și deteriorarea stratului-suport al solului. Într-un studiu recent efectuat în Wisconsin și Iowa, au fost înregistrate pierderi anuale de producție de lucernă de până la 37% din cauza traficului normal pe câmp. Pe baza acestei lucrări, a fost inițiat un proiect multistat pentru a înțelege mai bine pierderile de randament cauzate de traficul utilajelor agricole pe suprafața plantată cu lucernă. Randamentele au variat de la 1 la 34%, așa cum reies din figura 5.12. Daunele la nivelul stratului de lucernă sunt mult mai mari la 5 zile după tăiere decât la 2 zile după tăiere, fapt ce arată importanța oportunității de a înlătura fânul de pe câmp.
Efectele compactării solului asupra solurilor tratate
Cultivarea terenului se realizează de multe ori pentru a elimina șanțurile, iar agricultorii presupun că astfel se evită și compactarea solului. Din acest motiv, fermierii devin neglijenți și ignoră condițiile de umiditate a solului pentru trafic și alte principii importante ale evitării compactării solului, presupunând că pot corecta întotdeauna problema prin cultivarea terenului. Distincția dintre compactarea solului și compactarea subsolului este importantă. Cercetările au arătat că lucrările de cultivare pot ameliora efectele compactării stratului de sol pe soluri nisipoase în decurs de 1 an. Cu toate acestea, pe solurile mai dense sunt necesare mai multe treceri ale utilajelor agricole și cicluri repetate de liofilizare pentru a atenua efectele compactării de suprafață. Prin urmare, efectele compactării solului de suprafață reduc randamentele acestor soluri în ciuda lucrărilor de cultivare. Datorită faptului că există soluri ce conțin cantități semnificative de lut în orizonturile lor de suprafață, compactarea solului de suprafață este susceptibilă să reducă randamentele culturilor, chiar și în cazul lucrărilor de cultivare. Compactarea subsolului este sub nivelul adâncimii operațiunilor normale de prelucrare a solului. Cercetările arată că compactarea subsolului nu este atenuată pe orice tip de sol prin cicluri de îngheț-dezgheț și de udare. Într-un efort internațional de cercetare care a inclus prelucrarea solului după compactare, pierderile medii de producție în primul an au fost de aproximativ 15%, deși rezultatele au variat de la an la an și de la locație la locație, lucru demonstrat și în figura 5.13. În primul an această pierdere a fost considerată a fi în primul rând rezultatul efectelor reziduale de compactare a pământului. Fără recompactare, pierderile de randament au scăzut la aproximativ 3% la 10 ani după evenimentul înregistrat de compactare. Pierderea finală a randamentului, care a fost cel mai probabil datorată compactării subsolului, poate fi considerată permanentă. Efectele compactării subsolului se datorează utilizării unor sarcini mari pe osie (10 tone și mai grele) pe solul umed și se observă în toate tipurile de soluri (inclusiv în solurile nisipoase) [12].
Cea mai dăunătoare formă de prelucrare a solului este ararea cu o singură roată (sau cal) în brazdă, ceea ce determină compactarea directă a subsolului. Amplasarea la sol a plăcilor este cu siguranță metoda preferată în comparație cu această practică. Cu toate acestea, plugul poate provoca compactarea chiar sub plug (formarea hardpanului sau talpa plugului). Discul este un alt dispozitiv care poate determina formarea unui șanț. S-au observat, de asemenea, formarea de hardpanuri pe terenurile fermelor care au folosit scarificatorul (figura 5.14).
Mai multe operațiuni de cultivare și mai multă putere sunt necesare pentru a pregăti patul germinativ în sol compactat. Acest lucru duce la creșterea pulverizării solului și la o deteriorare generală a structurii lui, ceea ce face ca solul să fie mai sensibil la recompactare. Prin urmare, tasarea solului poate impune un ciclu vicios al stării solului, care îl degradează și are ca rezultat creșterea emisiilor de dioxid de carbon, metan și oxizi de azot prin emisii de gaze cu efect de seră datorită consumului crescut de combustibil și percolării mai lente a apei, dinamică prezentată în figura 5.15. De asemenea, pierderile de amoniac cresc din cauza scăderii infiltrației în solul compactat. Mai multe scurgeri vor cauza eroziuni crescute, pierderi de nutrienți și pesticide în apele de suprafață. În același timp, reducerea percolării prin profilul solului limitează potențialul de reîncărcare a apei subterane din solurile compacte. Astfel, această spirală viciată de compactare/prelucrare a solului este o amenințare la adresa mediului, cu impacturi dincolo de câmpul individual.
Efectele de compactare a solului asupra culturilor „fără prelucrare”
Sistemul „fără prelucrare” are multe avantaje față de metoda tradițională– cerințe de muncă reduse, costurile reduse ale echipamentelor, reducerea scurgerilor și a eroziunii, rezistența crescută la secetă a culturilor, conținut de materie organică și activitatea biologică mai mari. Conținutul de materie organică mai mare și activitatea biologică în metoda „fără prelucrare” fac solul mai rezistent la compactare. Suprafața solului de la câmpurile nedefinite pe termen lung și convențional a fost supusă unui tratament standard de compactare la diferite conținuturi de umiditate. "Testul de densitate Proctor" este folosit pentru a determina care este compactarea maximă a solului. Poluarea convențională a pământului poate fi compactată la o densitate maximă de 1,65 g/cm3, care este considerată limita rădăcinilor pentru acest sol. Solul preluat din zona în care s-a aplicat metoda “ fără prelucrare” poate fi compactat numai la 1,40 g/cm3, ceea ce nu se încadrează în limitele rezistenței rădăcinilor. Astfel, compactarea stratului de sol ar fi o preocupare mai mică în câmpurile care nu au fost cultivate [12].
Creșterea fermității solurilor la care se aplică metoda “fără prelucrare” le face mai accesibile, iar câmpurile “fără prelucrare” pot fi mai bine drenate în timp. Acestea fiind spuse, compactarea poate avea totuși efecte negative semnificative asupra productivității solurilor care nu au fost prelucrate. Într-un studiu efectuat în 2002-2003 s-a observat o scădere a randamentului de 1898 de kg/ha în anul uscat din 2002 și o pierdere de producție de 1260 de kg/ha în anul umed din 2003, așa cum se vede și in figura 5.17. În mod remarcabil, randamentele au revenit (fără prelucrare) la 85% în al doilea an după compactare și s-au stabilizat la aproximativ 93% după aceea. Acest lucru demonstrează rezistența solurilor nedorite din cauza factorilor biologici, dar arată, de asemenea, că tasarea solului poate provoca pierderi de randament pe termen foarte scurt și foarte lung la solurile la care s-a aplicat metoda “fără prelucrare” [12].
CONCLUZII
Compactarea solului reduce randamentele culturilor și profiturile agricole. De ani de zile, fermierii s-au îngrămădit din punct de vedere fizic și s-au îndulcit pentru a atenua compactarea solului. În cel mai bun caz, cultivarea ar putea reduce temporar compactarea solului, dar ploaia, gravitația și traficul de echipamente îl vor re-compacta. O vulnerabilitate a solului la compactare este în mare măsură un rezultat al aspectelor biologice: plantele vii cu sisteme radiculare active, împreună cu hifele micoriziale și secrețiile de lipici ale fiecăruia vor reduce în mod semnificativ susceptibilitatea la compactare. An de an, acest proces poate îmbunătăți considerabil structura solului și poate oferi rezistență la forțele de compactare. Astfel, o acoperire continuă a vieții și un management pe termen lung fără grijă acționează împreună pentru a reduce apariția compactării solului. Lucrările de prelucrare a semințelor măresc rata la care oxigenul este alimentat în microfoanele din sol, crescând astfel populațiile bacteriene aerobe care consumă compușii de carbon care stabilizează macroagregatele. Aceasta duce la pierderea structurii solului.
Compactarea solului este rezultatul traficului (sau al forțelor de compresie a solului) pe solurile umede în care lucrarea a distrus anterior macroagregatele. Precipitațiile determină, de asemenea, compactarea în cazul în care macroagregarea a fost epuizată prin prelucrare, datorită curgerii apei infiltrate prin porii și golurile destabilizate și, de asemenea, prin impactul picăturilor de ploaie asupra solului gol și expus.
Gestionarea compactării solului
Scopul principal al acestei foi de fapt a fost de a revizui efectele compactării solului asupra proprietăților solului și asupra creșterii culturilor. Compactarea solului sporește densitatea solului, reduce porozitatea (în special macroporozitatea) și conduce la creșterea rezistenței la penetrare și la degradarea structurii solului. Această degradare este aplicată atunci când se utilizează prelucrarea solului pentru a descompune solurile compactate. Biota solului suferă din cauza compactării. De exemplu, numerele și activitatea de râme vor fi reduse în solurile compactate; Infiltrarea și percolarea apei sunt mai lente în solurile compactate; Rădăcina va fi inhibată datorită compactării solului, ceea ce va conduce la o absorbție redusă a nutrienților imobili cum ar fi fosforul și potasiul; Iar creșterea pierderilor de azot poate fi așteptată datorită perioadelor prelungite de condiții saturate în solurile compactate. Astfel, este necesară limitarea compactării solului. Mai jos sunt câteva sfaturi pentru a gestiona compactarea.
• Evitarea traficul pe sol umed. Numai solul umed poate fi compactat. Câmpurile nu ar trebui să fie lucrate în cazul în care acestea sunt la sau mai umede decât limita de deformare plastică. Drenarea artificială poate contribui la creșterea numărului de zile de trafic pe pământ slab drenat.
• Menținerea sarcini pe osie sub 10 tone. Compactarea subsolului este cauzată de încărcarea pe osie și este, în principiu, permanentă. Pentru a evita compactarea subsolului, este indicat să se mențină sarcini pe osie sub 10 tone/osie – de preferință sub 6 tone pe osie.
• Reducerea presiunii de contact utilizând anvelope de flotație, dubluri sau piste. Coagularea solului este cauzată de presiunea de contact ridicată. Pentru a reduce presiunea de contact, o sarcină trebuie să fie împrăștiată pe o suprafață mai mare. Acest lucru se poate face prin reducerea presiunii din pneuri. O regulă importantă este că presiunea în anvelope este aceeași cu cea a presiunii de contact. Anvelopele umflate la 100 psi, cum ar fi anvelopele de camioane, ar trebui să fie ținute în afara câmpului. Pentru a putea transporta o sarcină la o presiune scăzută de umflare, sunt necesare anvelope mai mari sau mai multe, de aici necesitatea pneurilor de flotare și a pistei duble. Pneurile cu diametru mare ajută de asemenea la creșterea amprentei anvelopei. Piesele ajută la împrăștierea încărcăturii pe o suprafață mare, dar este necesar ca axele multiple să fie sub piste, pentru a evita apariția unor presiuni ridicate.
• Reducerea zonei traficate prin mărirea lățimii și lățimii vehiculului sau prin scăderea numărului de călătorii. Se indică reducea ariei unui câmp care este supus traficului prin creșterea lățimii înfășurării distribuitoarelor de gunoi de grajd sau a distanței dintre roți, astfel încât pistele individuale ale roților să fie distanțate mai mult. Utilizarea unui echipament mai mare și a unei lucrări fără prelucrare poate reduce numărul de deplasări pe câmp. O abordare foarte promițătoare este utilizarea de benzi de circulație permanente și niciodată traficul de zonă între benzi cu echipament greu. Dezavantajul unei astfel de abordări este necesitatea de a regla spațiul de roată pe toate echipamentele grele.
• Creșterea conținutului de materie organică a solului și a solului. Solul cu conținut ridicat de materie organică și prosperat cu organismele solului este mai rezistent la compactare și poate fi mai bine recuperat din cauza unor daune ușoare de compactare. Pentru a crește conținutul de materie organică, returnați reziduurile de cultură în sol, creșteți culturile de acoperire în afara sezonului și folosiți compost și gunoi de grajd. Gestionați pentru o productivitate maximă pentru a optimiza introducerea materiei organice în sol. Reduceți pierderile de materie organică prin împiedicarea eroziunii solului și a utilizării fără teren. Aceste practici vor contribui, de asemenea, la creșterea activității biologice în sol. Adâncimea unui strat compact ar trebui să dicteze profunzimea lucrării. Grosimea de adâncime trebuie să fie setată la o centimetru sau două deasupra unei tăvi compacte, dacă aceasta este prezentă. Dacă nu este prezentă o tavă compactată, nu există niciun motiv pentru a efectua lucrări profunde.
• Folosirea lucrărilor de amenajarea a solului cât mai puțin. Cultivarea solului trebuie redusă pentru a atenua compactarea atunci când nu se pot utiliza alte mijloace. Producătorii ar trebui să evite căderea în spirala viciară de compactare / prelucrare. Dacă se efectuează orice lucrare, e indicat să se încerce să se lase cât mai mult reziduuri de culturi la suprafața solului pentru a proteja solul împotriva eroziunii și a utiliza ca sursă de hrană pentru anumite organisme ale solului, cum ar fi râme
BIBLIOGRAFIE
Ad-hoc-AG Boden, 2005. In: Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe (Ed.), Bodenkundliche Kartieranleitung, 5th ed. Hannover, 438 pp
Arvidsson, J., 1999. Nutrient uptake and growth of barley as affected by soil compaction. Plant Soil 208, 9–19
Beylich A., Oberholzer H., Schrader S., Hoper H., Wilke B.*, 2010. Evaluation of soil compaction effects on soil biota and soil biological processes in soils, Soil & Tillage Research 109: pp. 133–143
Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Particle density. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part I. Physical and Mineralogical Methods. Madison, WI, USA, pp. 377–378
Brussaard, L., van Faassen, H.G., 1994. Effects of compaction on soil biota and soil biological processes. In: Soane, B.D., van Ouwerkerk, C. (Eds.), Soil Compaction in Crop Production. Elsevier Science B.V., Amsterdam, pp. 215–235
Buchter, B., Hausler, S., Schulin, R., Weisskopf, P., Tobias, S., 2004. Definition und Erfassung von Bodenschadverdichtungen Positionspapier der BGS-Plattform Bodenschutz. BGS Dokument 13, 56
Buck, C., Langmaack, M., Schrader, S., 2000. Influence of mulch and soil compaction on earthworm casts properties. Applied Soil Ecology 14, 223–229
Busscher W.J., Bauer P.J., Frederick J.R., 2002. Recompaction of a coastal loamy sand after deep tillage as a function of subsequent cumulative rainfall, SoilTillageRes. 68: 49–57
Cho, C.M., Sakdinan, L., 1978. Mass spectrometric investigation on denitrification. Canadian Journal of Soil Science 58, 443–457
Czyz, E.A., 2004. Effects of traffic on soil aeration, bulk density and growth of spring barley. Soil and Tillage Research 79, 153–166
Doran, J.W., Mielke, L.N., Powe, J.F., 1990. Microbial activity as regulated by soil water filled pore space. Transactions of the 14th International Congress on Soil Science 3, 94–99
Duiker S., 2004, Effects of Soil Compaction, The Pennsylvania State University
Flessa, H., Beese, F., 2000. Laboratory estimates of trace gas emissions following surface application and injection of cattle slurry. Journal of Environmental Quality 29, 262–268.
Gee, G.W., Bauder, J.W., 1986. Particle-size analysis. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part I. Physical and Mineralogical Methods. Madison, WI, USA, pp.
Green, T.R., Ahuja, L.R., Benjamin, J.G., 2003. Advances and challenges in predicting agricultural management effects on soil hydraulic properties. Geoderma 116, 3–27
Guerif, J., Richard, G., Durr, C., Machet, J.M., Recous, S., Roger- Estrade, J., 2001. A review of tillage effects on crop residue management, seedbed conditions and seedling establishment. Soil Till. Res. 61, 13–32
Hakansson D., Reeder R.C., 1994. Subsoil compaction by vehicles with high axle load—extent, persistence and crop response, SoilTillageRes. 29: 277–304
Hamel C., Plenchette C., 2007. Extra radicle Arbuscular Mycorrhizal Mycelia: Shadowy Figures in the Soil, in Mycorrhizae in Crop Production, Ed. C. Hamel & C. Plenchette, Haworth Press,
Hantschel, R., Flessa, H., Beese, F., 1994. An automated microcosm system for studying soil ecological processes. Soil Science Society AmericaJournal 58, 401–404
Hillel, D., 2004. Introduction to Environmental Soil Physics. Elsevier Science, San Diego, CA, USA, pp. 494
Hoorman J.J., de Moraes J.C., Soil Organic, Randall Reeder, 2011. The biology of soil compaction, Crops&Soils magazine | July–August
Horn, R., Fleige, H., 2009. Risk assessment of subsoil compaction for arable soils in Northwest Germany at farm scale. Soil and Tillage Research 102, 201–208
Jastrow J.D., Miller R.M., 1998. Soil aggregate stabilization and carbon sequestration: Feedbacks through organomineral associations, Soil Processes and the Carbon Cycle, Ed. CRC Press (Boca Raton, FL) (pp 207–223)
Jensen, E.S., 1991. Evaluation of automated analysis of 15N and total N plant material and soil. Plant and Soil 133, 83–92
Jensen, L.S., Mcqueen, D.J., Ross, D.J., Tate, K.R., 1996. Effects of soil compaction on N-mineralization and microbial-C and -N. 2. Laboratory simulation. Soil and Tillage Research 38, 189–202
Jordan, D., Hubbard, V.C., Ponder, F., Berry, E.C., 2000. The influence of soil compaction and the removal of organic matter on two native earthworms and soil properties in an oak-hickory forest. Biology and Fertility of Soils 31, 323–328
Kretzschmar, A., Ladd, J.N., 1993. Decomposition of C-14- labelled plant-material in soil: the influence of substrate location, soil compaction and earthworm numbers. Soil Biology and Biochemistry 25, 803–809
Langmaack, M., Rohrig, R., Schrader, S., 1996. Influence of soil tillage and soil compaction on terrestrial Oligochaeta (Enchytraeidae and Lumbricidae) of agricultural land. Braunschweiger naturkundliche Schriften 5 (1), 105–123
Lebert, M., Brunotte, J., Sommer, C., Boken, H., 2006. Bodengefuge gegen Verdichtungen schutzen–Loungsansaze fur den Schutz landwirtschaftlich genutzter Boden. Journal of Plant Nutrution and Soil Science 169, 633–641
Nadian, H., Smith, S.E., Alston, A.M., Murray, R.S., Siebert, B.D., 1998. Effects of soil compaction on phosphorus uptake andgrowth of Trifolium subterraneum colonized by four species of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist 140, 155–165
Oberholzer, H.-R., Hoper, H., 2006. Soil quality assessment and long-term field observation with emphasis on biological soil characteristics. In: Benckiser, G., Schnell, S. (Eds.), Biodiversity in Agricultural Production Systems. CRC Press, pp. 397–421
Reeder R., Westermann D., 2006. Soil Management Practices, Environmental Benefits of Conservation on Cropland, Ed. M. Schnepf& C. Cox, Soil&Water Conserv. Soc. (Ankeny, Iowa) (pp 26–28)
ROBESCU V.-O., ELEKES C., 2008 .Degradarea solului efect al procesului de compactare. Problemă gravă în România, Revista "Lucrări Științifice. Seria Agronomie", vol 51: 176-182.
Rusera R., H. Flessab, R. Russowc, G. Schmidtc, F. Bueggera, J.C. Munch, 2006. Emission of N2O, N2 and CO2 from soil fertilized with nitrate: effect of compaction, soil moisture and rewetting, Soil Biology & Biochemistry 38: 263–274
Shulan Zhang*, Harald Grip, Lars Lo¨vdahl 2006. Effect of soil compaction on hydraulic properties of two loess soils in China, Soil & Tillage Research 90: 117–125
Soane, B. D., Van Ouwerkerk C. Soane, B. D. and C. Van Ouwerkerk. 1998. “Soil compaction: A global threat to sustainable land use.” Advances in GeoEcology 31: 517–525
Stenitzer, E., Murer, E., 2003. Impact of soil compaction upon soil water balance and maize yield estimated by the SIMWASER model. Soil Till. Res. 73, 43–56
Sutherland, W.J., Adams, W.M., Aronson, R.B., Aveling, R., Blackburn, T.M., Broad, S., 2009. One hundred questions of importance to the conservation of global biological diversity. Conservation Biology 23, 557–567
Thomas, G.W., Haszler G.R., Blevins R.L., 1996. “The effects of organic matter and tillage on maximum compactability of soils using the proctor test.” Soil Science 161:502–508
Tippkotter, R., 1983. Morphology, spatial arrangement and origin of macropores in some hapludalfs, West Germany. Geoderma 29, 355–371
Wortmann C.S., Jasa P.J., 2003. Management to Minimizeand Reduce Soil Compaction, NebGuide G896, U. Neb.–Lincoln Extension
Wright S.F., Franke-Snyder M., Morton J.B., Upadhyaya A., 1996. Time-course study and partial characterization of a protein on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi during active colonization of roots, Plant&Soil 181: 193-203
Wright S.F., Upadhyaya A., 1996. Extraction of an abundant and unusual protein from soil and comparison with hyphal protein of arbuscular fungi, SoilSci. 161: 575–586
Zhang, X., Quine, T.A., Walling, D.E., 1998. Soil erosion rates on sloping cultivated land on the Loess Plateau near Ansai, Shaanxi province, China: an investigation using 137Cs and rill measurements. Hydrol. Process 12, 171–189
European Soil Framework Directive, 2006. Proposal for a directive of the European parliament and of the council establishing a framework for the protection of soil and amending directive 2004/35/EC, 30 pp
FAO-Unesco Soil Map of the World, 1974, 1:5000000, ten volumes, Unesco-Paris
JCR Technical Report, 2016
Undersander, D. – Personal communication, 2003
http://204.12.100.34/media/made/media/editor-uploads/DSC03589_JB_379_284.JPG
http://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/SOCO/FactSheets/RO%20Fact%20Sheet.pdf
http://ohioline.osu.edu/sites/ohioline/files/01-29-sag-fact-0010.pdf.pdf-4_2.jpg
http://ohioline.osu.edu/sites/ohioline/files/imce/Agriculture_and_Natural_Resources/SAG_10_macroaggregate_model_hierarchy.jpg
http://ohioline.osu.edu/sites/ohioline/files/imce/Agriculture_and_Natural_Resources/SAG_10_oxidation_release_CO2.jpg
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1475-2743.2004.tb00340.x/abstract
http://www.weatherwizkids.com/wp-content/uploads/2015/04/landslide3.jpg
http://www.icpa.ro/MOSTA/MOSTA_Raport3.pdf
http://www.nfp68.ch/SiteCollectionImages/170405-news-projekt-bodenverdichtung-abgeschlossen.jpg
http://www.omafra.gov.on.ca/IPM/images/soil/compaction/compaction-ruts_575_zoom.jpg
https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/csz/news/800/2014/1-breakingdown.jpg
https://kshitija.files.wordpress.com/2006/09/soil_density.gif
https://www.icpa.ro/documente/CodBunePracticiFerma.pdf
Ghid de bune practici in ferma: cum se previne si combate tasarea si distrugerea structurii solului
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Disertatie Iulia Iancu 2 [306436] (ID: 306436)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.