Epure Constantin Romică. Cercetări privind combaterea buruienilor monocotiledonate din cultura de căpşun [310874]

CUPRINS

CAPITOLUL I

STUDIU BIBLIOGRAFIC ASUPRA PROBLEMATICII LUCRĂRILOR SOLULUI …………… 2

1.1. INTRODUCERE ………………………………………………………………………………………………………….. 2

1.2. STUDIU BIBLIOGRAFIC PRIVIND STADIUL ACTUAL AL

CERCETĂRILOR LEGATE DE LUCRĂRILE SOLULUI LA CULTURILE DE CÂMP …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6

1.2.1. Cercetări efectuate în țara noastră ………………………………………………………………………………. 6

1.2.1.1. Efectul diferențiat al lucrărilor de bază și al lucrărilor de pregătire a patului germinativ asupra producției ………………………………………………………………………………………………………………….. 6

1.3. REZULTATE EXPERIMENTALE OBȚINUTE ÎN STRĂINĂTATE …………………………… 10

1.4. CONCLUZII ASUPRA STUDIULUI BIBLIOGRAFIC PRIVIND SISTEMELE

DE LUCRĂRI ALE SOLULUI …………………………………………………………………………………………… 13

[anonimizat] A

TEHNOLOGIILOR AGRICOLE ……………………………………………………………………………………….. 16

2.1. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL LUCRAT ………………………………………. 16

2.1.1. Influența arăturii asupra materiei organice a solului ………………………………………………….. 18

2.1.2. Influența lucrărilor solului asupra păstrării apei în sol ……………………………………………….. 20

2.1.3. Influența arăturii asupra densității aparente și a permeabilității hidrice ……………………… 22

2.1.4. Influența lucrărilor solului asupra structurii ………………………………………………………………. 22

2.1.5. [anonimizat] ………………………… 23

2.2. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL NELUCRAT ȘI

NEACOPERIT CU RESTURI VEGETALE ……………………………………………………………………….. 23

2.3. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL NELUCRAT DAR

ACOPERIT CU RESTURI VEGETALE (MULCI) ……………………………………………………………. 28

2.3.1. Culturile intermediare pentru mulci (cover crops) ……………………………………………………… 33

CAPITOLUL III

DESFĂȘURAREA CERCETĂRILOR ȘI PREZENTAREA REZULTATELOR

ȘI CONCLUZIILOR …………………………………………………………………………………………………………. 39

3.1. SCOPUL ȘI DESCRIEREA CERCETĂRILOR EFECTUATE …………………………………….. 39

3.2. AMPLASAREA EXPERIENȚEI ………………………………………………………………………………….. 39

3.3. REZULTATE OBȚINUTE ȘI INTERPRETAREA LOR ………………………………………………. 41

CONCLUZII ……………………………………………………………………………………………………………………… 47

BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………………………………………48

CAPITOLUL I

STUDIU BIBLIOGRAFIC ASUPRA PROBLEMATICII LUCRĂRILOR SOLULUI

INTRODUCERE

În decursul istoriei societății omenești, agricultura a reprezentat cea mai importantă ocupație. Timp de peste 10 000 de ani, principala grijă a omului a fost procurarea hranei. Prima mare revoluție în ușurarea muncii în agricultură a fost atunci când s-au folosit animalele pentru lucrarea solului; au urmat, destul de târziu, perfecționarea plugului, a hamului iar din secolul al XIX lea, folosirea forței aburului și de aici, mecanizarea tuturor operațiilor din agricultură; am uitat prea repede cât de istovitoare era munca la arat, când plugarul trebuia să meargă 30 km pentru a ara un hectar de pământ, alături de boi, ținând cu putere de coarnele plugului. A trecut, de asemenea doar o generație de când părinții noștri secerau cu mâna milioane de hectare; inventarea combinelor a reprezentat, desigur, o altă mare revoluție în cultura câmpului. Folosirea îngrășămintelor a determinat creșterea producțiilor și păstrarea fertilității solului.

În cursul evoluției ei, omenirea a depins în primul rând de resursele de hrană. În momentul când, pentru prima dată, omul primitiv a semănat pentru a obține recoltă, tranformându-se din culegător în cultivator, s-a produs la scară istorică, prima revoluție agricolă a omenirii, în urmă cu cca l0.000 de ani. Observația, ca și în zilele noastre a jucat un rol important; se presupune că primii agricultori au observat că, în solul afănat întâmplător, plantele au crescut mai bine și au început să scormonească solul într-un anumit fel, în mod special, pentru a obține plante mai viguroase și recoltă mai bună. De fapt, solul primea mai mult oxigen, intensificând activitatea bacteriilor aerobe nitrificatoare și conducând la mineralizarea mai rapidă a materiei organice, acestea fiind principalele surse de aprovizionare a plantelor cu elemente nutritive, în special azot. Acest lucru însă, în decurs de câțiva ani, determina un dezechilibru între cele două procese fundamentale ale evoluției solului, oxidarea și reducerea, amplificând pierderea materiei organice prin acțiunea oxigenului. Se ajungea astfel ca într-un timp relativ scurt, mai ales în climatele mai calde, ca solul să nu mai dea recolte la fel de bune, determinând părăsirea lui și luarea în cultură a noi suprafețe de teren. Această practică a durat vreme de mii de ani însă, pe măsură ce populația s-a așezat stabil în anumite zone și a creat civilizații, terenurile odinioară părăsite au fost din nou desțelenite și recultivate iar numărul membrilor comunităților a crescut. Au apărut binecunoscutele civilizații asiro-chaldeeană, chineză, egipteană iar mai târziu cea greacă, romană iar în America de Sud, civilizațiile maya, încă, olmecă ș.a.

Un interesant studiu realizat de J.M. Linch în cartea "The Rhyzosphere", arată că: civilizațiile din întreaga lume, vreme de mii de ani, au depins, pentru supraviețuirea lor de agricultură arabilă iar declinul acestor civilizații, după 1000-1500 de ani a fost asociat cu reducerea fertilității solului și a degradării lui. Lucrările solului au fost o componentă esențială a agriculturii acestor civilizații – romanii și grecii făceau până la 12 lucrări ale solului pentru a distruge buruienile și pentru a realiza un contact bun între sămânță și sol. Acest obicei persistă și în zilele de astăzi, în cele mai multe țări, în ciuda faptului că de fiecare dată când se lucrează solul, activitatea microbiană este stimulată iar materia organică, valoroasă în atât de multe feluri, este pierdută.

În introducerea lucrării "No-tillage and surface tillage agriculture – The tillage revolution", Milton Sprague și Glover Triplett în 1986, remarcă următoarele: "studiul civilizațiilor care au existat în ultimii 6000 de ani a arătat că o civilizație a rămas viabilă într-un loc, în medie între 40-60 generații (10001500 de ani ), înainte să se prăbușească. S-au identificat mai multe de 30 de civilizații care au urmat această experiență. Fertilul Crescent, Cartagina, Siria și Roma sunt exemple de civilizații care au înflorit iar apoi au decăzut pe măsură ce agricultura lor s-a slăbit. Unele națiuni, în prezent, urmează același parcurs. Excepții de la această regulă sunt civilizația Nilului inferior unde an de an solul este împrospătat cu aluviuni fertile aduse de fluviu din Africa Centrală și civilizatia chineză care a introdus în practicile religioase metode de reciclare a materiei organice.

în decursul istoriei, cele mai multe războaie s-au dus pentru a acapara pământ, pământ nou. în Statele Unite ale Americii, până în 1935, crescătorii de vite au fost atât de preocupați de avantajele economice ale muncii lor încât nu au observat distrugerea a trei dintre cele mai importante resurse ale națiunii: pășunea, solul și apa. în timpul unei singure furtuni în mai 1936, au căzut 30,5 cm de zăpadă cafenie în Nordul Statului Wisconsin. Solul s-a deteriorat din cauza aerării excesive care a condus la pierderea materiei organice iar compactarea a afectat infiltrarea apei, drenajul solului, creșterea rădăcinii și a plantei.

Apariția mijloacelor mecanice, a eliberat un număr impresionant de brațe de muncă de la istovitoare a muncă din agricultură, înlocuind plugul tras de animale și secera, cu tractorul și combina. Această forță de muncă s-a orientat în alte domenii ale producției de bunuri, servicii, comerț ș.a. Alături de sintetizarea îngrășămintelor chimice, de introducerea asolamentului și de răspândirea noilor culturi aduse din America, aceasta a constituit a doua și cea mai importantă revoluție în agricultura mondială. Populația a crescut numeric foarte mult generând așa-numita explozie demografică, ce tinde să suprapopuleze planeta, născând probleme grave legate de asigurarea hranei, poluare, protecția mediului.

Pe lângă faptul că, în lume, nu mai sunt terenuri ce pot fi luate în cultură, degradarea celor existente atinge cote alarmante în unele regiuni ale lumii. S-a estimat că din cauza irigării, în India se deterioreză prin sărăturare cca 100 ha pe zi iar în Africa subecuatorială, America de Sud și Centrală și Asia tropicală, ritmul defrișării pădurilor este alarmant, determinând deșertificări masive. Rezultă deci că de pe o suprafață cultivabilă în scădere, trebuie să hrănim o populație în creștere; aceasta este una din problemele și provocările acestui mileniu.

Prin noile tehnici agricole de no-till și surface till, cercetătorii agronomi au încercat, pe lângă faptul de a economisi bani și combustibil, lucru deloc de neglijat, să se apropie, să revină la modul natural în care plantele au crescut pe sol vreme de miliarde de ani. în procesul formării solului, din materie anorganică, resturile organice lăsate pe sol de plante, s-au descompus formând humus și, în timp, s-au amestecat intim cu mineralele bine mărunțite fizic ale solului. Acest proces a avut ca rezultat acumularea materiei organice în sol și s-a produs într-un timp îndelungat. De menționat că solul, în cadrul acestui proces de formare, nu a cunoscut răscolirea energică, schimbul de aer fiind făcut lent și numai pe baza presiunii parțiale a fiecărui gaz prezent în aerul atmosferic și din sol. Deasemenea, un alt lucru important a fost faptul că, vreme de miliarde de ani, solul nu a fost expus direct soarelui ci a fost acoperit de un strat de resturi, vegetale mărunțite sub acțiunea agenților fizici și biologici, strat care a protejat solul de evaporarea rapidă a apei, de încălzirea și răcirea accentuată, de efectul dispersant al picăturilor de ploaie asupra stratului superficial și, în consecință, de efectul acestui strat asupra vieții solului.

Ceea ce s-a realizat în anii de când se practică agricultura bazată pe arătură, a fost tocmai modificarea radicală a acestor condiții naturale în care solul s-a format și deci, a acumulat materie organică. Prin lucrările intense ale solului, se introduce forțat aer puternic oxigenat în sol (aerul din sol conține de 3-5 ori mai mult CO2 decât aerul atmosferic) ceea ce conduce la stimularea activității bacteriilor aerobe care atacă și transformă materia organică a solului în substanțe minerale ce dau fertilitatea imediată a solului. Totul ar fi în ordine dacă ritmul de resintetizare a materiei organice "arse" ar fi egal cu cel al descompunerii acesteia. Problema este însă că ce s-a acumulat vreme de milenii, se pierde în chiar câțiva ani de folosință intensivă a solului. Pedologii au tras deja, de zeci de ani, semnalul acestor pericole însă așa cum spune un proverb englezesc, "old habits die hard" adică obiceiurile vechi mor greu.

S-a constatat că, prin efectuarea arăturii, un sol virgin pierde jumătate din cantitatea de materie organică în primii 4 ani, ulterior ritmul degradării acesteia stabilizându-se la valori mai reduse, ajungându-se la un echilibru. S-a determinat că, anual, solurile aflate sub modul de folosință clasic, adică prin arat în fiecare an, pierd cca 1-1,5% din cantitatea de humus.

Un raport a estimat că cca 2 % din suprafața arabilă a Statelor Unite ale Americii (2,23 milioane ha de culturi de primăvară și toamnă) a fost ocupată de diverse metode de lucrări minime ale solului în 1974 iar în anul 2000 s-a estimat că se vor cultiva, după aceste metode, cca 45% (62 milioane ha). Această estimare nu s-a adeverit, în prezent se cultivă circa 16% prin tehnologia no till.

Preocupările actuale ale cercetătorilor agronomi vizează o nouă revoluție în sistemul de agricultură practicat la nivel mondial, bazat, așa cum am menționat mai înainte, pe revenirea la condițiile naturale în care a evoluat solul. Un alt aspect al cercetărilor actuale îl reprezintă minimalizarea compactării solului prin utilajele grele care fac multe treceri pe sol cu ocazia lucrărilor solului, semănatului, întreținerii culturilor, recoltatului și transportului producției. Se experimentează minimalizarea numărului de treceri, scăderea presiunii specifice prin mărirea pneurilor iar, mai recent, sistemul "gantry" prin care solul să fie lucrat cu un utilaj asemănător podului rulant.

Noile tehnici de no-till și surface till necesită mașini agricole speciale pentru semănat, recoltat și lucrări ale solului și combaterea buruienilor pe alte căi decât cele clasice. Statele Unite sunt, ca și în alte domenii, lidere din acest punct de vedere. Europa nu a adoptat no-till deși experiențe numeroase au arătat rezultate pozitive. Avantajele acestor noi tehnologii sunt evidente: economia de carburanți și păstrarea fertilității solului. Lumea știițifică din domeniul lucrărilor solului s-a unificat în cadrul Organizației Mondiale de Cercetări privind Lucrările Solului (ISTRO), ale cărei conferințe, la fiecare 3 ani, prezintă preocupările membrilor ei în acest domeniu.

În ultimii 30-40 de ani, aceste noi tendințe, de a produce mai ieftin, mai curat și mai sănătos pentru sol, au determinat apariția conceptelor de Agricultură conservativă, Agricultură biologică, Agricultură sustenabilă, etc.

STUDIU BIBLIOGRAFIC PRIVIND STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR LEGATE DE LUCRĂRILE SOLULUI LA CULTURILE DE CÂMP

1.2.1. Cercetări efectuate în țara noastră

1.2.1.1. Efectul diferențiat al lucrărilor de bază și al lucrărilor de pregătire a patului germinativ asupra producției

Sistemul actual de lucrare a solului practicat astazi pe majoritatea suprafețelor arabile din țara noastră poate fi considerat cel al arăturilor adanci (Tianu Al., 1995; Sin Gh., 1995). El s-a impus de la inceput prin efectul sau favorabil asupra afânării straturilor subarabile, compacte, supuse unui intens proces de mineralizare și o crestere semnificativă a productiei. Experimentarea de lunga durata inceputa la Fundulea și Marculesti in 1965 a evidentiat insa ca araturile adanci au efect favorabil de scurta durata. Prin repetarea lor an de an agregatele solului devin tot mai fine, are loc mineralizarea rapida a materiei organice ceea ce determina o stabilitate hidrica redusa a structurii solului, fenomen ce duce la numai 4-5 ani de exploatare, la cresterea densitatii aparente. Succesele dobandite in domeniul stabilirii dozelor optime economic de ingrasaminte pentru culturile de camp au redus din importanta efectului favorabil al adancimii arăturii. De asemenea, costul tot mai ridicat al energiei precum și necesitatea încadrării lucrărilor in epoca optima au impus revederea recomandărilor de arături adânci pe criterii economice și, mai ales, ținând cont de cerințele biologice ale plantei. Astfel, in urma experiențelor de lunga durata, s-a făcut recomandarea ca cerealele de toamna, pe solurile normale, sa se cultive direct in discuitură, daca resturile vegetale ale plantei premergătoare permit prin aceasta lucrare efectuarea unui bun pat germinativ. S-a realizat astfel, trecerea de la sistemul convențional la cel de lucrări minime. O consecința foarte importanta a arăturii este aceea ca permite realizarea unui bun pat germinativ in care patina de tip universal a semănătorii sa poată așază sămânța uniform și care sa asigure o tasare a stratului de sub sămânța. S-a constatat experimental ca obținerea unui bun pat germinativ se poate face și numai prin discuit și, deci, necesitatea arăturii a devenit discutabila.

Corelarea diferitelor lucrări de bază ale solului cu gradul de pregătire a patului germinativ asupra producției de porumb, experiență făcută la SCA Caracal, în anul 1987, a condus la obținerea următoarelor rezultate:

Tabelul 1.1.

Influența lucrării de bază a solului și a numărului de lucrări de pregătire a patului germinativ asupra producției de porumb la SCA Caracal, în anul 1987

Figura 1.1. Influența lucrării de bază și a numărului de discuiri ca pregătire a patului germinativ asupra producției de porumb

Din datele prezentate reiese că pregătirea patului germinativ are rolul esențial în nivelul producției. Pe terenul nelucrat în toamnă dar bine afânat prin discuire în primăvară s-a obținut același nivel de producție cu al variantelor lucrate în toamnă.

În ultimii ani, sistemele tehnologice de lucrare a terenurilor au evoluat mult, în plan conceptual și al existenței pe plan mondial. În prezent, lucrările solului definesc procedee extrem de variate, de la semănat (no-tillage, direct drill) până la afânarea adâncă fără întoarcerea brazdei. Între aceste două sisteme se regăsesc variante ca: lucrări minime (minimum tillage), lucrări minime cu mulci vegetal cu acoperirea resturilor vegetale peste 30% (mulch tillage), semănat pe biloane (ridge tillage), lucrări parțiale sau în benzi (strip till, zone till), lucrări cu strat protector (cover crops, catch crops) etc. Această terminologie este folosită de diverși autori (LAL R., și colab., 1990).

Porumbul pentru boabe a fost cultura la care s-au aplicat diferite variante tehnologice la lucrarea de bază a solului în zona sudică a țării. Astfel, la SCDA Valu lui Traian, porumbul a fost inclus într-o rotație cu grâul și floarea-soarelui în regim irigat și neirigat, la care s-au aplicat patru variante tehnologice și anume: lucrarea cu plugul la 28 – 30 cm adâncime, lucrarea conservativă cu plug cizel la aceeași adâncime, lucrarea redusă cu discul la 18 – 20 cm și semănat direct fără lucrare.

Producțiile medii pe perioada 2001 – 2004 în cele două moduri de aprovizionare cu apă și pe feluri de lucrări de bază a solului au fost următoarele:

a. În regim irigat s-au realizat 8667 kg/ha, 7383 kg/ha, 5770 kg/ha și respectiv 3880 kg/ha boabe, la semănatul direct producția fiind cu aproximativ 45% mai mică decât în tehnologia convențională.

b. În regim neirigat, în condiții mai deficitare din punct de vedere al precipitațiilor căzute, producția de boabe înregistrată a fost puternic afectată prezentând următoarele valori pe lucrările de bază executate: 3187 kg/ha, 2803 kg/ha, 1887 kg/ha și 1273 kg/ha, de asemenea, cu diferențe importante între variantele respective.

În acord cu rezultatele obținute, în regim irigat dar mai ales neirigat, pentru această etapă, lucrarea conservativă cu cizelul (care a permis și păstrarea a peste 30% din suprafața solului acoperită cu resturi vegetale după semănat) ar pute fi considerată ca o soluție posibilă în etapa actuală a agriculturii convenționale intensive.

Același colectiv de autori prezintă rezultatele obținute la SCDA Brăila, pe cernoziomul vermic, pentru aceeași cultură în regim de neirigare pe intervalul anilor agricoli 2001 – 2004 la care s-au executat următoarele variante tehnologice ale lucrării de bază a solului: lucrarea convențională prin arătură la 28 cm adâncime, lucrarea cu parapod la aceeași adâncime fără întoarcerea brazdei , lucrarea cu plugul cizel în aceleași condiții și varianta fără lucrare sau semănat direct.

Producțiile medii de porumb boabe realizate prin fertilizare moderată, în ordinea lucrărilor executate, au fost următoarele: 6880 kg/ha, 6450 kg/ha, 6965 kg/ha și 6370 kg/ha. Valorile respective indică faptul că lucrarea cu cizelul la 28 cm adâncime fără întoarcerea brazdei a condus la realizarea unor producții superioare chiar decât arătura convențională.

La SCDA Teleorman cultivându-se hibridul Fundulea 376, s-au experimentat 4 variante tehnologice (arătura cu plugul obișnuit cu întoarcerea brazdei; arătura la adâncimea de 25 cm, cu întoarcerea brazdei cu plugul reversibil cu 7 brăzdare; lucrarea cu plugul cizel la 25 cm adâncime fără întoarcerea brazdei și lucrarea fără întoarcerea brazdei și pregătirea patului germinativ și semănat printr-o singură trecere (DUMITRU ELISABETA și colab., 2005).

Producțiile obținute în anul 2002 când s-a cultivat porumbul au fost foarte diferite pe tipuri de lucrări, realizându-se 9075 kg/ha în sistemul convențional, 10 393 kg/ha în varianta lucrată cu plugul reversibil cu 7 brazde, în cea afânată cu cizel a fost de 11 230 kg/ha iar în varianta tehnologică cu o singură trecere cu un agregat complex a fost de doar 6863 kg/ha. Sporul de recoltă de 2155 kg/ha, realizat prin lucrarea cu plugul cizel față de arătura clasică a fost determinat de o mai bună conservare a apei în sol, de o oarecare micșorare a compactității și de o mai bună pregătire a patului germinativ.

Față de rezultatele obținute, putem aprecia că trecerea de la tehnologia convențională spre alte tehnologii de afânare și prelucrarea solului, este posibilă, mai ales dacă se asigură cantități de elemete nutritive moderate.

Afanarea solului conduce in mod direct la cresterea activității microorganismelor din sol și prin aceasta, la reducerea conținutului de materie organica. în strânsă corelație cu conținutul de humus care se reduce prin lucrările de afânare, structura solului evoluează in același sens, determinând o creștere a densitatii aparente. în primăvara, sub influenta adancimii de lucrare a solului, in stratul 0-30cm, densitatea aparenta a solului este mai mica la solul arat decât pe cel discuit. în timpul vegetației culturii au loc compactări ale solului din cauza lucrărilor mecanice, precipitațiilor și a efectului batant al apei de irigare. Degradarea solului sub influenta factorilor de mineralizare a humusului ca și a fenomenului fizic de mărunțire mecanica a agregatelor prin lucrarea de arat determina o creștere a densitatii aparente astfel încât, la încheierea sezonului, cele mai reduse valori ale acesteia sunt cele din variantele lucrate superficial. Si rezerva de apa a fost influențată semnificativ de diferitele moduri de lucrare a solului. în primăvara, terenul lucrat superficial este mai umed iar ca urmare a unei circulații interne, capilare a solului, se încălzește mai greu iar pregătirea patului germinativ se poate face cu 3-4 zile mai târziu. Se constata, de asemenea, o pierdere mai rapida a apei din patul germinativ ceea ce poate reduce răsărirea unor culturi de camp ca sfecla și lucerna. Gradul de îmburuienate, in general, creste prin reducerea adancimii de lucru, înregistrând-se o creștere semnificativa a proporției buruienilor perene. Analizând influenta sistemului de lucrări minime asupra principalelor proprietăți fizice, chimice și biologice, a avantajelor și dezavantajelor sale, A. Canarache a ajuns la concluzia ca in Romania, condițiile peso-climatice pot asigura dezvoltarea sistemului neconvențional de cultura pe circa 42% din suprafața arabila (Canarache A., 1991).

În concepția dezvoltării agriculturii este unanim acceptat că nu există un sistem universal valabil de lucrare a solului datorită diferențelor locale, în special cele de climă și sol, dar și datorită nivelului tehnic de dotare.

REZULTATE EXPERIMENTALE OBȚINUTE ÎN STRĂINĂTATE

Pe plan internațional, cercetările privind lucrările minime ale solului cunosc o extindere deosebita in toate regiunile, mai ales in America de Nord și Sud, Europa și Australia, relevanta pentru tara noastră având cele desfășurate in zona temperata. în literatura de specialitate americana (Sprague M. Si Triplet G., 1986), terminologia sistemelor de lucrări ale solului este descrisa astfel:

– plow-tillage reprezintă folosirea plugului cu cormana sau disc pentru a inversa stratul superficial de sol suficient pentru a incorpora sau îngropa materialul de la suprafața. Aceasta este, in mod normal, urmata de mărunțire și nivelare înaintea efectuării semănatului. Suprafața solului este libera de resturi vegetale;

– Surface-tillage înseamnă crăparea, tăierea sau spargerea ori alt fel de afânare a stratului superficial de sol cu diverse unelte cum sunt discuri, cuțite tip dalta sau cultivator, înainte de semănat. în mod normal, unele resturi vegetale rămân la suprafața solului in timpul vegetației iar altele sunt îngropate superficial;

– No-telalgie consta in folosirea erbicidelor sau a altor metode de combatere a buruienilor de la suprafața urmata de cat de putina scormonire a solului este posibila pe rând pentru realizarea semănatului in condiții bune. Solul nu este lucrat deloc înainte de semănat iar resturile vegetale de la cultura premergătoare rămân in totalitate la suprafața solului.

Din experiențele efectuate mai ales în S.U.A., s-a constatat că materia organică a solului, după o perioadă de cca 10 ani de cultivare în regim de nopțile, a înregistrat valori mai ridicate fată de lucrarea cu plugul, unde, dimpotrivă, aceasta a scăzut.

Stratul de resturi vegetale de la suprafața solului constituie cheia succesului tehnicii no-till. Efectele acestui strat constau în reducerea evaporării apei din sol, cresterea numărului de râme din sol, îmbunătățirea structurii, reducerea ratei de descompunere și pierdere a materiei organice, reducerea drastică a eroziunii, mărirea capacității de infiltrare a apei în sol. Dintre problemele care pot apare în legătură cu stratul de resturi vegetale de la suprafața solului sunt:

– temperatura mai mică a solului primăvara, la semănat(poate fi remediată prin lăsarea solului descoperit de toamna, pe direcția viitoarelor rânduri)

– cresterea incidenței bolilor sau dăunătorilor (folosirea de rotații potrivite)

– imobilizarea azotului din stratul superficial și determinarea fenomenului de foame de azot (rotația cu leguminoase a cerealelor sau aplicarea de azot)

– mărirea evaporației apei din stratul superficial de sol devenit mai tasat, care extrage apa din profunzime (realizarea acoperirii solului și a grosimii necesare a stratului de resturi vegetale)

Pregătirea patului germinativ este fundamental diferită la tehnica nopțile fată de lucrarea convențională a solului unde se lucrează toată suprafața. Aceasta constă în afânarea numai a zonei rândului, unde se plasează sămânța, pentanol a nu stimula răsărirea buruieni lor iar adâncimea de semănat trebuie să fie mai mică decât la convențional pentru ca sămânța să primească aer și căldură de la suprafață și apă din stratul inferior care este mai umed decât la lucrarea convențională a solului. în acest mod, răsărirea este mai sigură la no-till datorită umidității mai mari a solului fată de patul germinativ clasic la care umiditatea este mai fluctuantă. Temperatura mai scăzută a solului la no-till poate fi compensată de semănatul adâncime mai mică.

Lucrările solului cu scop de conservare reprezintă sistemul de cultivare care lasă cel puțin 30% din resturile vegetale la suprafața solului in loc sa le incorporeze in sol, cuprinzând notill și surface till care lasă multe resturi vegetale la suprafața. Modificările care apar odată cu abordarea noului sistem de lucrări reduse sau fără lucrări sunt fundamentale, afectând toate însușirile solului, de la conținutul de materie organica, tipul reacțiilor predominante, viată solului, structura, umiditatea, temperatura și terminând cu producția și eficienta economica. Tipul și mărimea schimbărilor depind de sol, climat și trecutul de cultivare a solului. Din experiențele efectuate mai ales in SUA s-a constatat ca materia organica a solului, după o perioada de 30 de ani de cultivare in regim de nobil a înregistrat valori mai ridicate fata de lucrarea cu plugul, unde, dimpotrivă, a scăzut. Stratul de resturi vegetale de la suprafața solului constituie cheia succesului tehnicii notill. Efectele acestui strat constau in reducerea evaporării apei din sol, cresterea numărului de rame, îmbunătățirea structurii, reducerea ratei de descompunere și pierdere a materiei organice, reducerea drastica a eroziunii, mărirea capacitații de infiltrare a apei in sol. Problemele care pot fi generate de stratul de resturi vegetale de la suprafața solului sunt: reducerea temperaturii solului primăvara, la semănat, cresterea incidentei bolilor și dăunătorilor, imobilizarea azotului in stratul superficial și determinarea fenomenului de foame de azot, mărirea evaporației din stratul superficial devenit tasat care extrage apa din profunzime. Aceste neajunsuri pot fi remediate prin lăsarea solului descoperit din toamna pe direcția viitoarelor rânduri pentru ca acesta sa se încălzească mai repede primăvara și sa se poată semăna la timp, folosirea de rotații potrivite in care sa fie incluse și leguminoase care au boli și dăunători diferiți de cereale sau alte plante și lasă azot in sol, realizarea acoperirii solului și a grosimii necesare a stratului de mulci prin culturi intermediare de toamna. Pregătirea patului germinativ este fundamental diferita la tehnica notill fata de lucrarea convenționala a solului unde se lucrează toata suprafața. Aceasta consta in afânarea numai a zonei rândului, unde se plasează sămânța, pentru a nu stimula răsărirea buruienilor iar adâncimea de semănat trebuie sa fie mai mica decât la convențional pentru ca sămânța sa primească aer și căldura de la suprafața și apa din stratul inferior care este mai umed. în acest mod, răsărirea este mai sigura la notill datorita umidității mai mari a solului fata de patul germinativ clasic la care umiditatea este mai fluctuanta. Temperatura mai scăzută a solului la notill poate fi compensata de semănatul la adâncime mai mica. Datorita faptului ca la notill umiditatea solului este mai mare, rata transpirației plantelor de cultura este mai ridicata ceea ce denota o absorbție și folosire mai buna a elementelor nutritive. Totuși, din cauza structurii mai bune a solului care mărește ponderea spatiilor largi ale solului, capacitatea de infiltrație a apei creste, conducând la levigarea substanțelor ce nu pot fi reținute de sol, in special nitrați. Un alt dezavantaj este scăderea pH ului in stratul superficial din cauza levigării elementelor bazice; acest dezavantaj poate fi remediat prin aplicarea tot superficiala a amendamentului. în legătura cu mineralizarea materiei organice a solului, in experiențele efectuate s-a constatat o rata mai ridicata in cazul lucrării convenționale a solului fata de notill in cursul primăverii când solul se încălzește mai repede aici și este încă umed însă acest ritm scade odată cu scăderea umidității solului la arat; pe timpul verii, mineralizarea este mai ridicata la nobil datorita umidității mai mari, deși se menține la niveluri mai mici decât nivelul maxim atins la solul arat când acesta are și umiditate adecvata. Viată solului cunoaște și ea schimbări odată cu trecerea la regimul nobil. Astfel, daca in solul arat predomina descompunerea bacteriana a resturilor vegetale, la nobil acestea sunt descompuse mai lent, la suprafața solului, in principal de ciuperci. Numărul de rame la solul nelucrat este cu mult mai mare, fiind bine-cunoscut efectul benefic al acestora asupra structurii solului și descompunerii materiei organice. Referitor la eficienta economica, rezultatele obținute in regim experimental dar și de producție, in special in SUA și Canada dovedesc faptul ca prin adoptarea tehnicilor nobil se realizează economii însemnate la carburanți, forța de munca și costul mașinilor agricole, in condițiile in care producție este la fel sau chiar mai mare decât la arat. Acest lucru determina venituri mai ridicate chiar daca cheltuielile cu pesticidele sunt ceva mai mari. De asemenea, riscul culturilor nobil este mai redus iar însușirile de productivitate ale solului cunosc o tendința ascendenta.

Cercetările în domeniu realizate de DERPSCH R.,(2001), evidențiază rolul favorabil al noilor sisteme de lucrări ale solului în sporirea fertilității acestuia (cresterea conținutului în humus, îmbunătățirea structurii, cresterea rezervei de apă din sol etc).

În Dakota de Nord, S.U.A., se practică două sisteme de lucrare a solului, în funcție de nivelul reziduurilor vegetale rămase după semănat: sistemul cu suprafață scăzută a reziduurilor (sub 30%) și sistemul cu suprafață mare a reziduurilor vegetale, peste 40% (BLACK AL., 1994). În cadrul primului sistem, lucrările convenționale de lucrare a solului includ două sau mai multe operații pentru controlul buruienilor sau încorporarea erbicidelor pre-emergente cu discul-tandem, cinelul sau plugul cizela sau grapa cu discuri, în diferite secvențe sau combinații. În cadrul celui de al doilea sistem, se aplică tehnologia cu minimum de lucrări, care constă în folosirea unei mașini cu cuțite lamelare de 40-80 cm, prevăzută în fată cu un aplicator de erbicide granulate. Apariția și extinderea sistemelor noi de lucrare a solului (lucrări minime, semănat direct) este susținută, pe de o parte, de progresele obținute în domeniul construcției de mașini agricole iar pe de altă parte, în domeniul combaterii buruienilor, bolilor și dăunătorilor. Cercetările în domeniu de către DERPSCH R., (2001) evidențiază rolul favorabil al noilor sisteme de lucrări ale solului în sporirea fertilității solului (cresterea conținutului în materie organică, îmbunătățirea structurii, cresterea rezervei de apă din sol etc) dar o combatere mai redusă a buruienilor iar producțiile în general mai mici comparativ cu cele obținute prin tehnologia clasică.

Cercetări privind sistemele de cultură și în special cel ,,nopțile" asupra creșterii riscului de înmulțire a bolilor, dăunătorilor și buruienilor la cultura de porumb arată că dinamica dezvoltării agenților biotici de dăunare se modifică de la o zonă geografică la alta, în funcție de specia organismului dăunător și planta cultivată, de condițiile pedoclimatice și corelat cu măsurile de protecție integrată ( BAILEY K. L. și DUCZEK , 1996; DERPSCH și MORIYA, 1998). Deci, metodele tehnologice de cultivare a plantelor trebuie adaptate condițiilor locale specifice, folosind soluția care corespunde cel mai bine în raport de preț abilitatea terenului și cu cerințele plantelor cultivate.

Folosirea noilor sisteme tehnologice la cultura porumbului este pe deplin realizabilă în actualele condiții și cu mașinile agricole existente, în acest mod reducându-se posibilitățile de degradare ale solului, realizarea lucrărilor de bază cu costuri reduse, încadrarea în timpul optim de executare și diminuarea efectului factorilor poluanți.

1.4. CONCLUZII ASUPRA STUDIULUI BIBLIOGRAFIC PRIVIND SISTEMELE DE LUCRĂRI ALE SOLULUI

Din studiul comparativ al publicațiilor străine, în special americane, cu cele autohtone, am observat ca cercetările legate de lucrările minime ale solului și nobil la noi nu au urmărit unele aspecte care, se pare, ca sunt esențiale in reușita acestor noi tehnologii. Astfel:

– nici o lucrare prezentata de cercetătorii romani nu tine seama de stratul de resturi vegetale de la suprafața solului, lucru fundamental in cazul tehnicii nobil (Philips an Young, 1973; Hendrix P.F. et al., 1986; Edwards C.A. et al. 1987; Charles F.A., Flora Butler, 1990; Elliot E.T. an Colimând D.C., 1988; Mokma D.I. and Bronick C.J., 2000 s.a.). în lucrari publicate atat in SUA cat și in Europa se specifica, nu numai grosimea stratului de resturi vegetale, in funcție de climat, cultura și tip de sol dar și dimensiunile in care trebuie tocate resturile vegetale ale plantei premergătoare pentru reușita lucrării de semănat. Pintilie și colab. (1979) recomanda eliberarea terenului de resturile vegetale iar Nicolaescu Marioara (1979) a făcut o trecere superficiala cu combinatorul in vederea strângerii acestora pentru a putea semăna cu semănători clasice. Nici un alt autor roman nu face nici o referire la resturile vegetale.

– nu s-au folosit utilaje specifice tehnicii nobil, preferând-se modificarea celor existente iar cele încercate nu s-au perfecționat.

– s-au dat doze imense de atrași ceea ce a favorizat înmulțirea buruienilor rezistente. în plus, artizanul este o substanța cu remanenta mare nepermițând o rotație raționala.

– aproape toate rezultatele obținute la nelucrat sunt mai mici decât la tehnologia clasica. Singurul care a înregistrat rezultate apropiate de arat la nobil este dr. N. Șarpe însă nici dansul nu specifica nimic despre resturile vegetale in lunga perioada de menținere a sistemului nobil la Fundulea iar modul de înființare a culturii de porumb prin lucrarea solului înaintea secției de semănat, cu organe de freza, pe lățimea de 15-18 cm și adâncimea de 8-10 cm. (Șarpe N., 1980) transforma tehnologia in minimum telalgie (stripa telalgie – tillplant). Aceeași remarca se poate face și la rezultatele obținute de Pintilie și colab. (1979) când se modifica o semănătoare SPC cu organe tip combinator și cultivator.

Cercetările americane se întind pe o perioada de cca 30 de ani, in condiții diverse de clima și sol și prezinta determinări multiple referitoare la structura solului, permeabilitatea hidrica, accesul aerului, humus, pH, macro și microelemente, viata solului. Mentinerea resturilor vegetale la suprafata determina, pe langa o descompunere mai lenta a acestora, o structurare mai buna. Acest lucru a fost observat și determinat. în sistemele de minimmum și notill, radacinile urmeaza spatii create prin fenomene fizice sau biologice, utilizand substantele minerale rezultate in urma aerisirii numai a acestor spatii, pastrand materia organica a masei mari a solului neexpuse oxigenului și bacteriilor. Cu timpul insa, din cauza acumularii resturilor organice in stratul superficial, pe de o parte, in stratul inferior numarul microorganismelor este mult mai mic pentru ca hrana și aerul sunt limitate iar, pe de alta parte, in stratul superficial viata bacteriana se intensifica dar poate și stagna din cauza lipsei apei, situatie frecventa la suprafata solului.

Concluzia care se impune este reluarea cercetarilor legate de tehnologia notill care poate revolutiona fundamental agricultura din tara noastra. Noua abordare trebuie sa tina cont de ceea ce s-a gresit pana acum și a determinat esecul acestei noi tehnologii și neadoptarea ei in Romania: rolul resturilor vegetale și folosirea de masini agricole potrivite.

Aceste tehnologii moderne, conservative, pe lângă aspectele benefice asupra ecologiei solului vor asigura desfășurarea lucrărilor de mecanizare după tehnologii noi, specifice, care vor trebui să aibă ca scop principal reducerea consumurilor energetice prin eliminarea sau minimalizarea lucrărilor energofage cum sunt lucrarea de bază și, în același timp, corelat cu acesta, reducerea poluării atmosferei.

CAPITOLUL II

LUCRĂRILE SOLULUI – COMPONENTĂ ESENȚIALĂ A TEHNOLOGIILOR AGRICOLE

Din punct de vedere agrotehnic, adică al modificărilor pe care lucrările solului le produc solului, modificări care influențează cresterea plantelor, am identificat trei situații și anume:

1. Când solul este lucrat.

2. Când solul nu este lucrat dar rămâne descoperit, fără resturi vegetale sau cu foarte puține resturi vegetale deasupra.

3. Când solul nu este lucrat, nici tasat prin trecerea utilajelor agricole, și rămâne, tot timpul, acoperit cu un strat de resturi vegetale de la cultura sau culturile precedente, numit strat de mulci.

2.1. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL LUCRAT

Lucrările solului constau în operații care destramă agregatele de sol, le afânează, mărunțesc bulgării, nivelează terenul, sa., în scopul creării de condiții bune pentru cresterea rădăcinilor. După arătură, de obicei se fac 1-2 discuiri, pentru pregătirea patului germinativ, în funcție de gradul de mărunțire a solului. Pentru plante cu semințe mici, al doilea discuit se înlocuiește cu o lucrare cu combinatorul, înainte de semănat. Se recomandă ca semănatul să urmeze imediat, chiar după utilajul care face ultima lucrare de pregătire a patului germinativ, pentru a pune sămânța într-un pat germinativ în care să beneficieze de umiditate și oxigen. Uneori, dacă terenul are bolovani, se tăvălugește, pentru a fixa bulgării în pământ apoi se discuii, pentru a-i mărunți dar, de obicei, tăvălugii se folosesc în cadrul combinatorului, pentru mărunțirea bulgărilor de sol. Se mai pot folosi tăvălugi și după semănat, pentru punerea în contact intim a semințelor mici cu solul.

Dezmiriștitul, după recoltarea culturilor de vară este o lucrare extrem de importantă, pentru că afânează stratul de sol superficial, creând spatii mai largi decât în adâncime. În acest fel se menține apa în sol, până când se poate face arătura de vară sau altă lucrare a solului premergătoare semănatului. Se execută, de regulă, cu discul, dar se poate efectua și cu alte utilaje, cum ar fi ochișelul sau orice alt utilaj care să mobilizeze solul în scopul mai sus menționat.

Alte utilaje cu care se poate lucra solul sunt grapele cu colți rigizi, cu colți reglabili, grapele stelate sau grapa stelată. Grapele cu colți rigizi și grapa stelată lucrează în agregat cu plugul și sunt foarte utile pentru că lasă solul mărunțit și nivelat. S-a demonstrat că și arăturile de toamnă trebuie lăsate mărunțite și nivelate, pentru că în primăvară se intră mai târziu pe terenurile lăsate în brazdă crudă, pentru că se zvântă mai greu. Celelalte arături, de vară, de toamnă, din ferestrele iernii sau de primăvară se efectuează, în mod obligatoriu cu o grapă după plug, fie stelată ori rigidă. Acest lucru este necesar pentru a menține apa în sol, în cazul arăturilor de vară sau a mărunți solul, a preveni formarea curelelor, ori pentru a nu lăsa bolovani, care s-ar usca foarte repede, în cazul arăturii de primăvară. De fapt, arătura de primăvară are ca principal dezavantaj acest lucru, formarea de bolovani uscați care nu mai pot fi mărunțiți pentru a crea un pat germinativ potrivit, unde sămânța să vină în contact intim cu solul, pentru a se umecta. Apa din stratul arat nu ar fi o problemă atât de mare, pentru că pe 20 cm se pot pierde, să zicem, 5% de umiditate. Aceasta înseamnă 5% din masa de sol de pe un hectar cu densitatea aparentă 1,4 și adâncimea de 0,2 m = 140 m3 apă/ha sau 14 mm precipitații. O ploaie de 15 mm în primăvară este un lucru obișnuit.

Grapa stelată se folosește pentru spargerea crustei la porumb, când acesta are câteva frunze. Combate și buruienile mici sau în curs de răsărire, așa cum am menționat la capitolul dedicat acestui lucru. Mai important este că protejează solul împotriva pierderii apei din profunzime care migrează spre acest strat cu crustă de la suprafața solului, unde se pierde prin evaporare. Crusta se poate forma după ploi repezi, pe soluri cu multă argilă, mai sărace în humus. Pe solurile bine structurate, cernoziomuri, se formează mai rar.

Figura 2.1. Crustă la suprafața solului, din cauza ploilor repezi și a lăsării solului descoperit, fără resturi vegetale.

Lucrarea de prășit mecanic, cu cultivatorul a fost prezentată la combaterea mecanică a buruienilor.

Lucrările cu plugul chisele sau para plug sunt considerate lucrări de bază ale solului, fără întoarcerea brazdei. Aceste utilaje crapă solul pe verticală, afânându-l. Pot trece prin resturi vegetale, astfel încât, suprafața solului să rămână, parțial acoperită cu resturi vegetale.

Lucrarea cu scarificatorul se face pe terenurile grele, afectate de tasare în profunzime. Scarificatorul este o unealtă constituită din trei gheare puternice care despică solul la adâncime mare, de 50-70 cm. Se execută când solul are umiditatea care să-i permită să se formeze și crăpături, odată cu trecerea scarificatorului prin sol, la circa 70% din capacitatea de câmp, când solul este reavăn.

Arătura este lucrarea cea mai importantă care se aplică solului. Probabil că omul primitiv a observat, în mod întâmplător, că în solul răscolit plantele cresc mai bine și, de atunci, a început să lucreze solul pentru a încorpora sămânța, pentru a combate buruienile, realizând, totodată, și o mai bună înmagazinare a apei și un schimb de aer mai intens în masa stratului lucrat, ceea ce a condus la o mineralizare mai rapidă a materiei organice a solului, punând la dispoziția plantelor substanțele minerale necesare.

2.1.1. Influenta arăturii asupra materiei organice a solului

Lucrarea solului înainte de semănat s-a utilizat atât de mult, încât s-a creat impresia că trebuie să fie și folositoare. Dacă efectul pe termen scurt este de îmbunătățire a condițiilor de viață a plantelor, efectul pe termen lung al lucrării intense a solului a fost total nefavorabil asupra fertilității lui. În decursul istoriei omului, s-au identificat peste 30 de civilizații care au crescut și au decăzut odată cu fertilitatea solului determinată de lucrarea intensă a solului. Dar care sunt modificările care conduc la acest fapt? Solul, în decursul formării lui, fiind acoperit cu resturile vegetale din anii precedenți, vreme de milioane de ani, a concentrat materia organică sub formă de humus, pentru că dintre cele două procese fundamentale care se produc în masa lui – oxidarea și reducerea – a predominat cel de-al doilea, conducând la heteropolicondensarea materiei organice, legată intim de materia minerală. După ce solul a început să fie lucrat, a primit un surplus de oxigen care a stimulat activitatea bacteriilor aerobe, fapt ce a condus la mineralizarea unei cantități mai mari de humus decât cea care se formează, creând un dezechilibru între formarea și oxidarea acestuia. Din păcate, acest fenomen se produce și în zilele noastre iar pedologii au tras un semnal de alarmă asupra scăderii conținutului de humus al solurilor cu 1-1,5% pe an. După luarea în cultură a preeriilor americane, conținutul de humus a scăzut la jumătate în decursul unei generații. În figura de mai jos se observă efectul pe termen lung al aplicării tehnologiei nu tell, în comparație cu lucrarea convențională a solului prin arat, asupra conținutului de humus al solului.

Figura 2.2. Efectul aplicării tehnologiei nu tell asupra conținutului de humus al solului, timp de 30 de ani, în regiunea Parana din sudul Braziliei. (http://www.fao.org/docrep/009/a0100e/a0100e07.htm)

Materialul vegetal rămas pe sol după recoltare este încorporat în sol prin arătură. Aici, această materie organică constituită din coceni, paie, tulpini, etc., se descompune rapid pentru că vine în contact cu microorganismele solului, există umiditate și căldură. Descompunerea rapidă nu conduce la acumularea materiei organice în timp, la heteropolicondensarea ei sub formă de moleculă mare, de humus. Produșii rezultați sunt foarte folositori plantelor dar rapiditatea cu care se desfășoară fenomenul face ca mare parte să se piardă pentru că, ori nu este o cultură atunci pe câmp, ori rădăcina nu are capacitatea să absorbi acei nutrimente cu rapiditatea cu care se formează. În figura de mai jos se observă că introducerea resturilor vegetale în sol determină descompunerea lor în câteva săptămâni.

Figura 2.3. Intensitatea descompunerii paielor de grâu în funcție de lucrarea solului. (

2.1.2. Influenta lucrărilor solului asupra păstrării apei în sol

Primul efect al arăturii și al lucrărilor solului, în general, este reducerea pierderii apei din sol. Acest fenomen se produce datorită creării unui strat afânat, cu multe spatii aerifere, largi care țin apa mai slab decât spațiile înguste de dedesubtul stratului lucrat. De fapt, se produce o întrerupere a contactului dintre aceste două straturi distincte de sol care se creează prin lucrarea solului. Stratul de jos este mai tasat, are o anumită structură, este mai umed. În acest strat predomină orificiile înguste, capilare, în care este apă. Sunt și spatii largi, aerifere, dar mai puține decât în cel de deasupra, creat prin lucrarea solului. După efectuarea lucrării solului, de orice fel ar fi: arat, discuit, lucrat cu ochișelul, para plugul, etc., se creează o zonă de ruptură între aceste două straturi. Această zonă face ca cele două straturi să mai fie legate între ele prin puține puncte de contact. În plus, orificiile largi din stratul lucrat țin apa mult mai slab, așa cum am mai spus. Efectul este că apa rămâne în stratul de jos, la dispoziția rădăcinii. Se previne, în acest fel, accesul apei către suprafața solului, unde s-ar putea pierde prin simplă evaporare, în loc să treacă prin plantă, să fie transpirată de aceasta și să lase substanțele minerale pentru metabolismul plantei. Contactul dintre cele două straturi se reface tot prin apă dar când apa stă mai mult în contact cu solul, adică după perioada de iarnă. În timpul verii, ploile doar trec prin spațiile largi, mai în jos pe profil, solul nu își satisface tot necesarul de apă decât dacă apa are mult timp la dispoziție să pătrundă în spațiile mici din interiorul agregatelor, unde pătrunde greu. Acest fenomen este ilustrat, schematic, mai jos:

Figura 2.4. Crearea stratului afânat prin lucrarea solului. Acest strat acționează ca tampon împotriva accesului apei spre suprafața solului, unde se poate pierde prin evaporare.

Planta nu se aprovizionează doar cu apa din stratul arat. Aici, la o capacitate de câmp de 35% și un coeficient de ofilire de 15%, la o densitatea aparentă a solului de 1,4 g/cm3, pe adâncimea de 20 cm vom avea 20% umiditate disponibilă (Interval de Umiditate Activă, I.U.A.), adică 560 m3/ha, sau 56 mm înălțime. Aceasta înseamnă două ploi bune, fiecare de circa 30 mm. Umiditatea din subsol migrează către suprafață pentru că solul se usucă, peliculele de apă ce înconjoară particulele de sol se subțiază și apa migrează aici, unde aprovizionează rădăcina. De aceea, solul este considerat un adevărat rezervor de apă pentru plantă. Precipitațiile anuale, să spunem, de 600 mm înseamnă 6000 m3 apă la hectar, adică 600 litri pe metru pătrat. Dacă pe un metru pătrat cresc 5 plante de porumb sau floarea soarelui, înseamnă că fiecare plantă folosește cam 120 litri. Sigur, nu toată această apă trece prin plantă, o parte se evaporă sau cade după recoltarea plantei, dar ca să ne facem o idee cam câtă apă folosește planta. Apa este de fapt, „motorul” plantei. Mișcarea apei în sol se face de la un punct unde este atrasă mai puțin către alt punct, unde este atrasă mai puternic. De aceea, lucrările solului determină păstrarea apei în sol.

Lucrările superficiale ale solului sau reducerea adâncimii arăturii au dat rezultate similare cu arătura, din acest motiv. Prin lucrările superficiale, cu discul sau alt utilaj care nu lucrează la adâncime mare, se creează stratul superficial afânat de circa 10 cm ce determină păstrarea apei în sol. Dacă, odată cu aceasta, se pregătește și un pat germinativ bun, este suficient ca planta să dea producții similare cu arătura. Așa se explică succesul lucrărilor superficiale ale solului. A nu se confunda cu lucrările minime, acestea înseamnă reducerea numărului de treceri ori prin omiterea lor, ori prin efectuarea simultană.

în legătură cu sistemele de lucrări minime cercetate și aplicate la noi în tara, se observă o multitudine de variante ce cuprind: înlocuirea arăturii cu lucrarea cu cinelul, cu plugul fără cormană (para plug), discuiri repetate, arătura la 2-4 ani, în asolament, semănatul concomitent cu pregătirea patului germinativ și aplicarea îngrășămintelor, cultura prășitoarelor pe biloane, semănatul direct, fără arătura, sa. Rezultatele obținute au fost promițătoare, apropiate de varianta clasică, în cazul variantelor de lucrări superficiale și minimum telalgie însă aplicarea lor în producție s-a lovit de probleme cum sunt starea culturală slabă (îmburuienate excesivă), lipsa strategiilor de erbicidare și, în special, absența mașinilor agricole necesare. Până în prezent s-a stabilit posibilitatea renunțării la arătură în favoarea pregătirii de bază numai prin discuire sau freză la culturile succesive și la grâu, după prășitoare, pe terenurile arate pentru planta premergătoare, ne îmburuienate, fertilizate corespunzător și la irigat. Varianta nelucrată, semănată direct, a dat rezultate foarte slabe, probabil pentru că stratul de mulci nu a fost luat în considerare, în cele mai multe dintre cercetări. Există foarte puține date despre efectul stratului de mulci.

2.1.3. Influenta arăturii asupra densitatii aparente și a permeabilității hidrice

Deși arătura, așa cum am menționat, are efecte imediate favorabile, în comparație cu un teren nelucrat, densitatea aparentă mai scăzută după efectuarea arăturii revine la valori mai mari chiar decât ale terenului nelucrat, după 5-6 luni de la afectare. Acest lucru se produce din cauza mărunțirii agregatelor structurale și a reașezării lor mai compacte, în timp. Permeabilitatea hidrică, deși este mai mare în prima fază, scade drastic și rapid din cauza mărunțirii agregatelor prin lucrarea solului și prin contactul direct al apei cu ele, care le destramă, micșorând capilaritatea, ce determină reținerea mai puternică a apei, lucru ce îngreunează scurgerea apei în profunzime; ulterior, unele soluri pot forma crustă la suprafață.

Tabelul 2.1.

Influenta tipului de lucrarea a solului și a gradului de acoperire a solului cu mulci asupra permeabilității hidrice

(http://soilandhealth.org/wp-content/uploads/01aglibrary/010117attrasoilmanual/010117attra.html)

2.1.4. Influența lucrărilor solului asupra structurii

Structura solului este cheia fertilității lui. Dacă solul este structurat, înseamnă că cele trei faze sunt în echilibru în masa solului: faza solidă, lichidă și gazoasă. Structura solului se creează în timp prin pătrunderea rădăcinilor, care, după descompunerea lor, lasă spatii unde, de obicei, intră aer. Vietățile diverse ale solului formează, de asemenea, orificii care contribuie la crearea arhitecturii spațiale a solului. Microorganismele, prin metabolismul lor emană bioxid de carbon care trebuie să-și uniformizeze presiunea parțială cu alte gaze atmosferice, în special cu oxigenul și are nevoie de spatii pentru a face această uniformizare. Dacă solul are structura distrusă accesul aerului și al apei sunt îngreunate, procesele microbiologice tind spre tipul anaerob, care produce substanțe toxice pentru rădăcină (CH4) și se intensifică denitrificarea produsă de bacterii anaerobe. Denitrificarea, într-un sol tasat și umed, poate ajunge la 15-25 kg N/ha.

Prin lucrarea de arat tocmai de structura solului nu se tine seama. Solul este mărunțit, se creează un pat germinativ excelent dar agregatele structurale se mărunțesc și se așază mai tasat. Prin lucrarea energică a solului se distrug canalele de râme și de alte viețuitoare care trag materia organică în profunzime. Arătura le aduce la suprafață, unde sunt mâncate de păsări. Se distrug orificiile largi create de aceste viețuitoare. Refacerea structurii necesită ani de zile, apoi. De aceea solul nelucrat și acoperit cu mulci are permeabilitate hidrică mult mai mare decât solul lucrat, pentru că spațiile largi se mențin, rădăcinile cresc, în special în aceste spatii iar solul din interiorul agregatelor structurale nu este expus oxigenului și mineralizării. În solul arat nu mai sunt râme sau numărul lor este foarte redus. După 8 ani de nu tell numărul de râme din sol a crescut de 30 de ori. Lucrarea solului fără întoarcerea brazdei a înregistrat valori intermediare între arătură și nu tell în ce privește numărul de râme. Diversitatea vieții se reduce foarte mult în solurile lucrate intensiv.

Structurarea mai bună a solului la nu tell fată de arătură a fost documentată prin determinarea coeficientului relativ al difuziei gazului în sol. Determinarea se face pe probe în structură nemodificată. Aceasta arată o mai evidentă continuitate a porilor în solul nelucrat dar acoperit cu mulci.

Deoarece solul lucrat se așază mai compact, trecerea la no till determină o și mai mare compactare în anul când se începe această tehnologie. Din acel moment începe restructurarea naturală a solului prin acțiunea ciclurilor umezirile – uscare, pătrunderea rădăcinilor, acțiunea vietăților din sol. Atingerea unui nou echilibru durează câțiva ani. Cercetările au arătat că revenirea stării structurale a solului se produce după primul an în stratul sub 20 cm și după 3 ani în orizontul 0-20 cm.

2.1.5. Influenta lucrărilor solului asupra buruienilor, bolilor și dăunătorilor

Lucrările solului contribuie la combaterea buruienilor prin aducerea la suprafața de sol cu mai puține semințe sau mai puțin viabile și îngroparea celor de la suprafață în adâncime, de unde nu pot răsări. Buruienile prezente la parcelele experimentale cu teren nearat și fără mulci au fost aproape cu totul altele fată de cele adaptate la teren lucrat. Astfel, la cultura porumbului, speciile clasice: Amaranthus, Xanthium, Chen podium, Setarea, Digitară care cresc pe solul lucrat, nu au mai apărut deloc pe terenul nelucrat și fără mulci. Aici au apărut două specii caracteristice acestui nou mediu: Erigeron canadensis și Crepis foetida (vezi figura de la solul nelucrat și descoperit). Doar pirul, pălămida și volbura au rezistat acestui nou mediu. La solul nelucrat dar acoperit cu mulci s-a petrecut un fenomen foarte interesant: buruienile adaptate terenului lucrat au persistat, dovadă că solul nu se tasează sub stratul de mulci ci se „dospește”, afânându-se prin structurare. Specificul buruienilor care care cresc pe sol sunt primul indicator, înainte de a face analize fizice sau chimice.

Prin încorporarea resturilor vegetale bolnave și descompunerea lor, arătura contribuie la limitarea atacului diverselor boli și dăunători. De aceea, la tehnologia no till rotația culturilor este obligatorie.

2.2. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL NELUCRAT ȘI NEACOPERIT CU RESTURI VEGETALE

În evoluția lui de milioane de ani, solul a rămas descoperit doar accidental. La fel s-a întâmplat și cu solul scormonit de animale. În mod natural, solul nu a cunoscut situația de a rămâne descoperit la suprafață. În situația precedentă am văzut că solul lucrat, deși constituie un pat germinativ excelent, rămas descoperit, devine vulnerabil la eroziune, își strică structura și pierde materia organică. Să vedem ce modificări suferă solul nelucrat și descoperit, fără resturi vegetale deasupra. În această situație se crează un strat superficial de 3-5 cm tasat și năclăit de precipitațiile din timpul iernii când solul este umed permanent și expus lovirii de către picăturile de ploaie. Sub acest strat, solul rămâne structurat, cu orificii mai largi. Putem observa acest lucru doar săpând cu casmaua 20 cm. Dacă încercăm să cultivăm terenul în aceste condiții, pregătind patul germinativ doar pe direcția rândului și pe o lățime mică, de circa 10 cm se va produce următorul fenomen: stratul superficial, de 3-5 cm, care este tasat, cu capilaritate mai mică decât cel din profunzime, va extrage apa de jos ca atunci când pui un biscuit pe un burete.

Figura 2.5. Reprezentare schematică a profilului solului nelucrat și fără resturi vegetale deasupra. Stratul superficial, de 3-5 cm, mai tasat, extrage apa din profunzime, unde solul este structurat, cu spații mai largi, și o pierde rapid prin evaporare.

Determinările au arătat că acest fenomen nu este intens primăvara timpuriu, pentru că deficitul atmosferei în vapori de apă nu este mare, pentru că este, încă, răcoare dar odată cu venirea căldurii, acest fenomen se produce în timp de câteva ore. Practic, se poate face analogia cu o potecă de pe teren. Aceasta se usucă repede și foarte puternic pe același principiu: are capilaritate mult mai mică decât solul de dedesupt și extrage apa din el, pierzând-o prin evaporare. Acest lucru se produce dacă încercăm să cultivăm terenul nelucrat și descoperit.

Figura 2.6. Efectul lipsei stratului de mulci pe terenul nelucrat. Solul s-a uscat puternic și nu a permis creșterea porumbului. Se observă alte specii de buruieni decât la solul lucrat: Erigeron canadensis și Crepis foetida

Pentru a determina ritmul pierderii apei în cele trei sisteme de lucrare a solului, am efectuat o experiență cu vase de vegetație în care am semănat porumb. Un vas a fost lucrat la suprafață cu un cuțit, la adâncimea de circa 5 cm, altul nu a fost lucrat și nici nu a avut strat de mulci iar al treilea nu a fost lucrat dar s-a pus pe sol un strat de mulci de circa 5 cm, constituit din fân de graminee (Festuca și Dactylis). Vasele de vegetație au fost cântărite aproape zilnic, pentru a determina câtă apă au pierdut. Cel mai bine a păstrat apa vasul nelucrat dar acoperit cu mulci, urmat de cel lucrat. Vasul nelucrat și fără mulci a pierdut apa în regim de ore, atunci când a venit căldura. Solul acoperit cu mulci a mai păstrat apă la dispoziția plantelor o săptămână mai mult decât cel lucrat. Acest lucru se poate observa din mărimea știuleților.

Figura 2.7. Știuleții de la vasul nelucrat acoperit (stânga), lucrat (mijloc) și nelucrat fără mulci (dreapta)

Pierderea accentuată a apei din sol la vasele de vegetație nelucrate și fără mulci, pentru cele trei clase texturale se observă în graficele de mai jos:

Figura 2.8. Apa disponibilă pentru solul argilos

Figura 2.9. Apa disponibilă pentru solul lutos

Figura 2.10. Apa disponibilă pentru solul nisipos

După ce solul nelucrat și descoperit pierde apa atât de repede, se întărește și nu mai dă voie nici rădăcinii să crească normal. Acest lucru se observă din figura următoare, unde sunt prezentate rădăcinile plantelor de porumb crescute în cele trei condiții de lucrare a solului: lucrat, nelucrat cu mulci și nelucrat fără mulci.

Figura 2.11. Sistemul radicular al plantelor de porumb care au crescut în sol nisipos lucrat (stânga), nelucrat fără mulci (mijloc) și nelucrat cu mulci (dreapta).

Din această imagine se observă că planta din vasul nelucrat și fără mulci a avut cea mai slab dezvoltată rădăcină. Cea din vasul nelucrat dar cu mulci a format multe rădăcini în stratul superficial.

Concluzia este că a încerca să cultivăm solul nelucrat și fără mulci deasupra conduce la rezultate extrem de slabe. Practic, planta este privată de apă, motorul metabolismului ei.

2.3. MODIFICĂRILE PE CARE LE SUFERĂ SOLUL NELUCRAT DAR ACOPERIT CU RESTURI VEGETALE (MULCI)

Oricine a văzut, vara, cât de bine se menține solul sub o grămadă de resturi vegetale. Râmele ajung până la suprafață, solul este structurat și umed. Pe acest lucru se bazează tehnologia nu telalgie. Lucrarea solului a devenit atât de mult folosită încât s-a creat convingerea că este și sănătoasă pentru sol, folositoare, indispensabilă.

Prima fermă unde s-a aplicat tehnologia no till a fost cea a fraților Harry și Lawrence Young din Herndon, Kentucky, pe circa 0,3 ha. Această fermă a devenit un fel de muzeu, exemplu pentru cei care doreau să adopte această tehnologie. Astfel, fermierul brazilian Herbert Bartz a vizitat-o, a fost impresionat pentru că reducea eroziunea solului și a adus o semănătoare no till la ferma lui din regiunea Parana, Brazilia. De la H. Bartz s-a dezvoltat această tehnologie în continentul sudamerican, susținut de Rolf Derpsch, inginer extensionist. Ferma fraților Young a fost vizitată și de Shirley Philips, inginer extensionist al Universității Kentucky, care era un susținător convins al lucrării tradiționale a solului cu plugul. Văzând ce rezultate se obțin, S. Philips a devenit cel mai mare susținător al acestei tehnologii, publicând, alături de H. Young, prima carte despre no till, în 1973: „No till farming”.

În anul 1943, Edward H. Faulkner a publicat o carte care a suscitat o mulțime de dezbateri în lumea științifică agricolă: „Plowman’s folly” (Greșeala plugarului). În primul paragraf al acestei cărți de marcă autorul spune: „Adevărul este că nimeni nu a adus un argument științific pentru necesitatea de a ara terenul”. Au trecut atâția ani de la publicarea acestei cărți, timp în care s-au publicat foarte multe rezultate experimentale care dovedesc faptul că arătura face rău solului dar, totuși, oamenii continuă să are terenul. De ce?

Motivul cel mai mult adus în dicuție este că, prin lucrarea solului, solul se afânează și primește mai mult oxigen și apă necesare creșterii rădăcinii și descompunerii materiei organice. Acest lucru pare logic dar rezultatul este că, din cauza sfărâmării agregatelor de sol, acestea se așează mai compact iar suprafața solului rămasă descoperită se tasează din cauza precipitațiilor, necesitând o altă arătură, în anul următor. Deasemenea, traficul necontrolat, mai ales pe sol umed, compactează solul, ceea ce necesită lucrarea acestuia.

Alt motiv pentru care se efectuează arătura este că încorporează fertilizanții greu solubili și resturile vegetale care ar înfunda semănătoarea. Cercetări îndelungate au demonstrat că fenomenele care se produc în solul nelucrat dar acoperit cu mulci conduc la o amestecare, în timp a nutrienților. În ce privește înfundarea semănătorii, la no till se folosește un disc în fața brăzdarului care taie resturile vegetale. Toate celelalte variante, prin care resturile vegetale erau preluate și aruncate de discuri gen greblă sau alte dispozitive nu au dat rezultate atât de bune ca tăierea acestora.

Prin lucrarea solului se crează un pat germinativ corespunzător. Acest lucru este adevărat dar nu avem nevoie ca tot câmpul să fie transformat într-un pat germinativ, ci doar acolo unde semănăm, adică pe direcția rândului. Cercetările au arătat că rădăcinile plantelor se dezvoltă la fel de bine în solul nelucrat dar acoperit cu mulci pentru că acesta este mai umed și dă voie rădăcinilor să crească. Prin trafic controlat se evită tasarea solului. Acest fenomen conduce la stricarea structurii care asigură schimbul de aer și păstrarea apei dedesupt. Dacă stratul compactat este la suprafață, acesta va atrage apa din profunzime către suprafață, unde este mai susceptibilă să fie pierdută prin evaporare decât să fie extrasă de rădăcină, împreună cu nutrienți. Prin tehnologia clasică, până la 90% din teren este călcat de utilajele agricole, cu ocazia diferitelor lucrări, de semănat, aplicat îngrășăminte pe vegetație, prășit, recoltat, astfel încât, solul trebuie lucrat din nou. La prima trecere a unui utilaj pe sol, în funcție de umiditatea acestuia, se tasează până la 75% din cât se poate tasa solul, așa că trebuie evitată această primă trecere. Scăderea presiunii specifice a utilajelor nu reduce problema, din moment ce și călcarea de către piciorul uman tasează solul, atunci când este umed. Efectuarea lucrărilor pe aceleași urme – trafic controlat – elimină aceste probleme. În plus, solul tasat de pe aceste urme nu mai împiedică atât de mult înaintarea utilajului agricol, reducând și consumul de carburant cu până la 25%. Aplicarea îngrășămintelor la culturile dese se poate face fără marcare și mai precis; nici aceste economii nu sunt de neglijat, prin acest sistem. De aceea, ecartamentul și lățimea de lucru a semănătorii a mașinii de erbicidat, de fertilizat și de recoltat trebuie să permită acest lucru. Melcul combinelor trebuie modificat astfel încât tractoarele cu remorcă ce vin să ia producția să calce pe urmele vecine sau, modificate, printr-un sistem cu pâlnie și melc. S-au mai făcut cercetări și în ce privește sistemul „gantry” care presupune tractarea utilajelor de la ambele capete ale locului dar acest sistem s-a dovedit greu de aplicat în practică.

Figura 2.12. Diferența dintre varianta cu mulci (stânga) și fără mulci (dreapta) într-un experiment desfășurat la SDE Banu Mărăcine, în anul 2007.

Deși temperatura solului este mai scăzută, ceea ce conduce la întârzierea semănatului, diferențele de temperatură în sol sunt atenuate la no till. Acest lucru este folositor vara, în iulie, sau iarna, când se înregistrează diferențe mari între zi și noapte. În zonele răcoroase întârzierea semănatului poate fi o problemă.

Figura 2.13. Cultură de porumb înființată după tehnologia no tillage

Lucrările solului combat buruienile prin îngroparea semințelor și prin prașile. Majoritatea buruienilor anuale se pot combate prin prășit dar lucrarea solului stimulează răsărirea altora, asftel încât folosirea erbicidelor a devenit indispensabilă. Tehnologia no till se bazează pe folosirea erbicidelor.

Prin lăsarea terenului descoperit, acesta devine foarte susceptibil la eroziunea de suprafață. Cu cât este mai mult acoperit cu resturi vegetale, cu atât crește procentul din precipitații care se infiltrează în sol, față de cel care se scurge la suprafață și provoacă eroziune. Acest lucru se poate observa din graficul următor:

Figura 2.14. Influența cantității de mulci de la suprafața solului asupra procentului de apă infiltrată în sol.

Suprafețele cultivate după tehnologia no tillage au crescut în ultimii ani, ajungând la peste 100 milioane de hectare în toată lumea.

Tabelul 2.2.

Suprafețele cultivate la nivel mondial prin tehnologia no tillage (Derpsch R. ș.a., 2010)

Producția nu scade la no till față de tehnologia clasică prin arătură, ci poate crește cu până la 20%. Lucrurile esențiale care trebuie respectate sunt:

– menținerea stratului de mulci;

– rotația culturilor;

– traficul controlat;

– combaterea buruienilor.

Tabelul 2.3.

Producția de porumb în funcție de lucrarea de bază a solului la Stațiunea Experimentală a Universității Missouri, timp de 13 ani, între 1976 și 1989 (kg/ha)

În țara noastră s-au obținut rezultate excelente cu tehnologia no tillage cu strat de mulci la SDE Tâmburești, pe terenul nisipos, în anul 2002. S-au cercetat trei variante, și anume:

V1 – Arat;

V2 – nelucrat fără strat de mulci;

V3 – nelucrat cu strat de mulci.

Resturile vegetale s-au adus din perdeaua de protecție eoliană și au constat din frunze uscate de salcâm și paie de orzul șoarecelui. Stratul de mulci s-a aplicat primăvara devreme, pe 30 martie și a avut grosimea de circa 3 cm, după ce s-a așezat. Semănatul s-a făcut pe data de 20 aprilie în fante deschise cu sapa. Plantele de la no till cu mulci au pornit mai greu în vegetație dar le-au ajuns din urmă pe cele de la terenul arat. Producția la no till cu strat de mulci a fost mai mare decât la arat cu 16,6%. Varianta no till fără mulci a dat producție la jumătate față de varianta arată, plantele crescând foarte greu, mult mai mici, subdezvoltate și cu știuleți mult mai mici. Rezultatele sunt prezentate în graficul următor:

Figura 2.15. Producția de porumb în anul 2002 pe terenul nisipos de la SDE Tâmburești.

2.3.1. Culturile intermediare pentru mulci (cover crops)

Culturile principale, de obicei, nu lasă suficiente resturi vegetale pentru a crea un pat gros care să protejeze cât mai bine solul. Soia, de exemplu, deși lasă resturi foarte bogate în azot, acestea sunt puține și lasă solul descoperit și supus fenomenelor menționate la solul nelucrat și fără strat de mulci. Pentru a crea acest strat, s-au experimentat și introdus în producție așa-numitele cover crops sau culturi intermediare speciale pentru crearea stratului de mulci corespunzător.

Scopul cultivării acestor plante este de a asigura un strat de mulci cât mai gros deasupra solului. Acest strat protejează solul împotriva eroziunii, menține umiditatea solului, determină diversificarea vieții solului, îmbunătățește structura solului, încetinește descompunerea materiei organice, mărește conținutul de humus al solului.

Alegerea culturii intermediare trebuie să țină seama de asolamentul în care este inclusă, de perioada de vegetație, de rezistența la ger, de valoarea ca furaj, de erbicidele aplicate și de costurile de înființare. Erbicidele sulfonilureice și imidazolinone au, de regulă, remanență pentru leguminoase. Caracteristicile pedo-climatice specifice ale zonei sunt determinante în această alegere. Plantele leguminoase pot fixa în sol cantități între 50-200 kg N/ha, în funcție de specie și de climat. Azotul aplicat la cultura principală, care a rămas în sol, poate fi folosit de astfel de culturi prevenind scurgerea lui în profunzime. În solurile unde se crează acest strat, râmele au o activitate mult mai intensă, ajung până la suprafața solului, îmbunătățesc structura solului. Canalele râmelor nu sunt distruse, acestea reușind să aducă material organic mai jos, în profunzimea solului. Alte viețuitoare ale solului se diversifică și se înmulțesc. Ca rezultat, primii 3-5 cm de sol sunt îmbogățiți în materie organică, acest sol este foarte bine structurat și permite accesul aerului și apei în condiții optime. Un strat de mulci gros împiedică răsărirea celor mai multe buruieni. Combaterea chimică se poate realiza mai facil, în aceste condiții. Stratul de mulci crește permeabilitatea solului pentru apă prin îmbunătățirea structurii și crearea de canale mai largi pe unde apa se scurge mult mai ușor în profunzime.

Dezavantajele culturilor intermediare pentru mulci:

Costul suplimentar cu sămânța și semănatul;

Necesitatea semănătorilor speciale pentru no till care lucrează în strat vegetal;

Dacă mulciul rezultat este sărac în azot, cum este cel lăsat de paie uscate, este nevoie de un supliment de azot care să prevină carența de azot ce se poate produce. Ciupercile și bacteriile care descompun materia vegetală au nevoie de un azot la 25 de carboni (raportul C:N= 25:1). Paiele uscate au acest raport de 90:1. Dacă cereala se seamănă cu o leguminoasă (secară și măzăriche sau orz cu măzăriche) și amestecul se toacă și se lasă pe sol când este verde, acest raport este chiar mai mic de 25:1. Mai ales la păioase, pe măsură ce planta se maturează, se usucă, conținutul de azot scade. Semănatul culturii principale cu îngrășământ starter rezolvă problema imobilizării temporare a azotului prin folosirea lui de către ciuperci și bacterii în descompunerea mulciului.

Tabelul 2.4.

Raportul C:N pentru diverse resturi vegetale

Într-un an secetos sau în zonele secetoase, acest tip de culturi pot lua apa accesibilă a solului care ar trebui folosită de cultura principală. Oricum am judeca, însă, mai bine este să fie folosită de o plantă care lasă materie organică pe sol și îl îmbunătățește, decât să se piardă prin evaporare, cât timp solul nu este cultivat. De fapt, cele mai bune rezultate cu tehnologia no till s-au obținut, tocmai, în anii secetoși, pentru că stratul de mulci a păstrat apa mult mai bine în sol, la dispoziția rădăcinii, în loc să se piardă prin evaporare.

Temperatura mai scăzută pe tot parcursul perioadei de vegetație. Acest aspect este important pentru zonele deja răcoroase. O scădere cu 2-30C înseamnă întârzierea semănatului sau clocirea semințelor în sol. Și pentru această problemă s-au încercat soluții. Astfel, lucrarea solului din toamnă, doar pe rândul ce urmează a fi semănat în primăvară a determinat încălzirea solului și o bună răsărire. Acest sistem se numește strip tillage (strip = bandă)

Figura 2.16. Porumb cultivat după tehnologia strip tillage

Resturile vegetale pot afecta cultura următoare prin substanțele pe care le eliberează, prin insectele și bolile care o atacă. De aceea, alegerea culturii intermediare pentru mulci trevbuie să țină seama și de acest aspect. În general, trebuie evitate plante din aceeași familie: secara sau orzul să nu fie folosită înainte de grâu, trifoiul înaintea lucernei, măzărichea înaintea mazării sau soiei, ș.a.

Dacă fermierul nu ține cont de aceste lucruri, cultura intermediară pentru mulci se poate transforma într-o cheltuială inutilă sau chiar să afecteze cultura principală.

Pentru climatul nostru temperat, culturile intermediare pentru mulci pot fi grupate în leguminoase, graminee și din alte familii. Dintre leguminoase, se pot cultiva:

1. Măzărichea păroasă – Vicia villosa. Această plantă, considerată buruiană în culturile de păioase, este o plantă rapace, care are o capacitate mare de a extrage nutrienți din sol, având caracter rustic. Poate fixa 100-150 kg N/ha. Este cea mai rezistentă la ger dintre toate leguminoasele, se seamănă toamna, la începutul lunii septembrie. Formează o masă vegetală bogată și crește viguros primăvara devreme. Este anuală de toamnă. Ca dezavantaj, este necesitatea semănatului toamna devreme și necesitatea îngrășămintelor cu P și K.

2. Trifoi (Trifolium incarnatum). Se poate semăna în august și poate fixa 80-120 kg N/ha. Trifoiul crește relativ repede și suportă umbrirea, poate fi un furaj proteic excelent (nu provoacă umflarea rumegătoarelor) și este rezistent la nematozi. Ca dezavantaje: nu tolerează lipsa de umiditate și arșița.

3. Trifoiul roșu (Trifolium pratense) este o plantă perenă de durată mică (2-3 ani) care poate fixa 90-130 kg N/ha. Este o plantă mai robustă decât alte specii de trifoi, cu rădăcină pivotantă. Este specifică zonelor umede și răcoroase. Tolerează solurile mai umede și umbra. Se poate folosi ca furaj numai împreună cu graminee pentru fân (borceag). Ca dezavantaje: crește greu la început; are nevoie de P și K pentru o creștere bună; samulastra poate crea probleme, ca buruiană; ca furaj verde poate determina umflarea rumegătoarelor; poate fi atacat de boli și dăunători comune leguminoaselor.

4. Trifoiul alb (Trifolium repens) este o plantă perenă de durată lungă ce se poate semăna în august sau primăvara. Poate fixa 100-130 kg N/ha. Este o plantă mai rezistentă la condițiile de arșiță, chiar și la inundare, secetă și umbrire. Se întreține mai ușor decât alte specii de trifoi și suportă tasarea. Se poate folosi ca furaj, împreună cu graminee. Dezavantaje: este peren și poate concura planta de cultură dacă nu este cosit sau distrus bine; este o plantă mică, neasigurând o masă vegetală suficientă, mai ales când este secetă; necesită un sol bine aprovizionat cu nutrienți și poate fi atacat de boli și dăunători comuni leguminoaselor.

5. Mazărea de grădină (Pisum sativum ssp. sativum) se poate semăna în august sau primăvara devreme. Poate fixa 50-150 kg N/ha. Pe timp răcoros, mazărea crește repede și poate intra în amestecuri cu ovăz sau rapiță pentru a produce o masă vegetală mare și valoroasă. Ca dezavantaje: are un sistem radicular slab dezvoltat; este sensibilă la secetă și arșiță și poate fi atacată de bolile și dăunătorii specifici.

6. Coroniștea (Coronilla varia), plantă perenă de durată mare poate fi semănată primăvara sau la începutul verii și poate fixa până la 30 kg N/ha. Are rădăcina foarte bine dezvoltată și rezistă bine la căldură, secetă și ger. Oferă o protecție excelentă împotriva eroziunii și este foarte rezistentă atacului bolilor și dăunătorilor, fiind o plantă rustică. Dezavantaje: răsare greu și crește încet la început; necesită grijă până ocupă terenul; poate deveni buruiană.

7. Ghizdeiul (Lotus corniculatus) este o plantă perenă de durată mică ce se poate semăna primăvara sau vara devreme ce poate fixa circa 20-30 kg N/ha. Este o plantă mică, ce răsare ușor, chiar pe terenuri acide și umede. Poate fi folosit ca un mulci verde. Ca dezavantaje: formează o masa vegetală mică.

Dintre graminee, cele mai importante sunt:

1. Secara (Secale cereale). Este o plantă anuală de toamnă foarte rezistentă la ger (rezistă până la – 250C la nivelul nodului de înfrățire). Secara este o plantă rustică, rapace, care extrage din sol cantități mari de apă și nutrienți, în special azot dar este tolerantă la secetă și poate valorifica soluri sărace. Germinează și crește repede. Prin creșterea rapidă concurează puternic buruienile care ar răsări toamna, ca și ea. Se poate folosi atât drept cultură acoperitoare, cât și ca furaj sau în alimentația oamenilor. Ca dezavantaje: dacă este menținută până la maturitate, poate crea probleme ca buruiană; posibile probleme de alelopatie pentru cultura următoare; secătuiește solul de apă și nutrienți; probleme de transmitere a bolilor și dăunătorilor la culturile de păioase.

2. Ovăzul (Avena sativa) se seamănă, de obicei, primăvara și poate produce o masă vegetală echilibrată în proteine și celuloză prin amestecarea cu o leguminoasă, cum sunt măzărichile. Se poate semăna și toamna, pentru a crea rapid un strat de resturi vegetale la suprafața solului chiar dacă este distrus de ger. Este o plantă care crește foarte bine în regiuni umede și răcoroase, care folosește bine apa din sol, având un coeficient de transpirație ridicat, fiind indicat, din acest motiv, pe solurile umede. Poate fi folosit drept cultură pentru mulci, fân sau în alimentația oamenilor. Este purtător de boli și dăunători pentru păioase și este distrus de ger, dacă este semănat toamna.

Specii din alte familii botanice:

1. Hrișca (Fagopyrum esculentum) este o plantă anuală care se seamănă primăvara, care folosește foarte bine apa din sol și nutrienții, în special fosforul. Nu este pretențioasă față de sol, valorificând și solurile mai sărace sau mai acide. Are o creștere rapidă în primăvară, acoperind depede terenul și împiedicând creșterea buruienilor. Îmbunătățește structura solului. Se pretează pentru zonele mai umede și mai răcoroase. Se poate folosi atât ca aliment, cât și ca furaj.

2. Plante din familia Cruciferae: rapița, ridichea. Sunt plante anuale sau bienale care se seamănă toamna sau primăvara și care folosesc foarte bine nutrienții solului. Rapița formează o masa vegetală bogată încă din toamnă, reușind să acopere terenul, protejându-l împotriva eroziunii, tasării, îmburuienării. Primăvara pornește în vegetație foarte devreme, formând o masa vegetală mare. Ridichile se dezvoltă în sol, unde, dacă sunt lăsate să se descompună, lasă materie organică, îmbunătățesc structura solului, viața microbiologică, etc. Sunt foarte indicate în asolament pentru că au boli și dăunători diferiți de cei ai leguminoaselor sau cerealelor. Ca dezavantaje: nu suportă solurile tasate, umede, nestructurate; rapița trebuie semănată vara târziu sau toamna devreme, altfel nu rezistă la ger.

Culturile intermediare pentru mulci pot fi semănate singure sau în amestec. Cele mai folosite amestecuri sunt cele dintre o graminee, cum este secara sau ovăzul și o leguminoasă, cum sunt măzărichile, de toamnă sau de primăvară. Amestecurile au avantaje și dezavantaje față de semănarea unei singure specii. Astfel, secara protejează măzărichea la răsărire și în timpul iernii iar în primăvară îi oferă un suport pe care să se agațe. Deasemenea, amestecul dintre aceste două specii acoperă bine terenul, protejându-l în timpul iernii de eroziune, bătătorire și îngheț mai bine decât atunci când ar fi fost semănate singure. Ca dezavantaj, se fixează mai puțin azot iar, din acesta, o parte este folosit la descompunerea secării, care are un raport C:N mai mare. Un alt amestec este ovăzul cu trifoi. Dacă este semănat primăvara, ovăzul protejează trifoiul până se întremează iar când se seamănă toamna, ovăzul este distrus de ger și formează un mulci protector pentru trifoi.

În ultimii ani s-au experimentat amestecuri de mai multe specii intermediare pentru mulci, amestecuri formate din 3-5 sau chiar 8 specii, denumite „cover crops cocktails”. Acest domeniu necesită experimentări complexe înainte de a fi recomandat.

Distrugerea culturii sau amestecului de culturi intermediare pentru mulci se poate face prin:

– cosire – tocare, chiar în ziua semănatului;

– aplicarea de glifosat cu circa 2 săptămâni înainte;

– lăsarea pe timpul iernii să degere, în cazul celor sensibile.

Semănătorile moderne pentru no till pot lucra în fiecare dintre aceste condiții, pentru a asigura un pat germinativ pe rândul de plante care se seamănă.

CAPITOLUL III

DESFĂȘURAREA CERCETĂRILOR ȘI PREZENTAREA REZULTATELOR ȘI CONCLUZIILOR

3.1. SCOPUL ȘI DESCRIEREA CERCETĂRILOR EFECTUATE

O mulțime de cercetări sunt efectuate, la nivel internațional, privind intensitatea lucrărilor solului necesare pentru cultivarea plantelor de câmp. De fapt, solul nu a fost niciodată lucrat înainte de apariția omului, evoluând în condițiile în care resturile plantelor precedente rămâneau pe sol și descompuneau lent, formând un strat de mulci. Solul s-a format, deci, timp de milioane de ani, în diverse condiții climatice, sub influenta fenomenelor fizice, chimice și biologice dar lucrul cel mai important este că aceasta presupunea existenta stratului de mulci de la suprafața solului. Acest strat a jucat cel mai important rol în acumularea materiei organice în sol, de-a lungul timpului și în îmbunătățirea celor mai importante caracteristici ale solului, cum sunt structura, conținutul de humus, permeabilitatea hidrică, capacitatea de reținere a apei, schimbul de aer, conducând, în timp la crearea principalei sale proprietăți – fertilitatea.

În contextul preocupărilor actuale, la nivel internațional privind lucrările superficiale și semănatul direct al culturilor de câmp am considerat necesară efectuarea unui experiment privind aceste tehnologii la cultura porumbului. Lucrarea de fată prezintă rezultatele unui experiment cu diferite tipuri de lucrare de bază a solului în ce privește umiditatea solului în dinamică, densitatea aparentă a solului, înălțimea plantelor de porumb și recolta de boabe.

Rezultatele scot în evidentă faptul că principalul efect al lucrării solului este păstrarea apei în sol, la dispoziția rădăcinii. În absența lorarilor solului acesta formează un strat tasat superficial, de 3-5 cm care extrage apa din profunzime și o pierde prin evaporare. Semănatul direct în teren nelucrat necesită prezenta stratului de mulci pentru prevenirea evaporării apei din sol.

3.2. AMPLASAREA EXPERIENȚEI

Experiența a fost amplasată la Grădina Botanică a Universității din Craiova, la Sectorul Economic, în anul 2016 și a cuprins 4 variante în 3 repetiții. Variantele experimentate au fost:

– v1= sol arat toamna și semănat după pregătirea patului germinativ prin discuit în primăvară;

– v2= sol arat din toamnă și semănat fără pregătirea patului germinativ în primăvară;

– v3= sol nelucrat fără strat de mulci;

– v4= sol nelucrat cu strat de mulci (no till).

Suprafața unei parcele experimentale este de 40 m2, adică 6 rânduri la 70 cm pe lungimea de 8 m. Lucrările solului au fost efectuate manual, cu casmaua, în cazul lucrării de bază a solului, simulând lucrarea de arat iar pregătirea patului germinativ, în primavera, cu sapa, simulând lucrarea de discuit. Stratul de mulci a fost aplicat din exterior și a constat din plante uscate de Festuca și Lolium, într-un strat de cca 2 cm grosime și aproximativ 4 tone la hectar. Pentru variantele nelucrate, pregătirea patului germinativ s-a făcut cu sapa, pe o lățime de cca 15 cm, de-a lungul rândului, pentru a crea condiții prielnice răsăriri semințelor de porumb. Combaterea buruienilor s-a realizat prin 2 tratamente cu Mistral, pe bază de nicosulfuron, deoarece a fost o infestare masivă cu pir gros (Cynodon dactylon), fiind primul an de cultivare a acestor parcele. În perioada de vegetație s-au efectuat determinări ale umidității actuale a solului prin metoda direct, prin uscare în etuvă, la două date: 10 iunie și 15 iulie. S-au făcut, deasemenea, determinări ale densității aparente a solului, tot prin metoda direct, după recoltarea solului în cilindri Nekrasov, pe două adâncimi: 0-10 și 10-20 cm. S-a măsurat și înălțimea plantelor de porumb, înainte de recoltare. Producția de boabe s-a cântărit pe parcelele experimentale, s-a adus la STAS și s-a raportat la hectar, pe variantele experimentate. Interpretarea statistică s-a făcut prin analiza varianței.

Figura 3.1. Aspect de la pregătirea patului germinativ la varianta nelucrată fără strat de mulci.

Figura 3.2. Varianta nelucrată fără strat de mulci, la 20 august 2016. Se observă dezvoltarea slabă a culturii și efectul erbicidului Mistral (nicosulfuron) asupra pirului gros (Cynodon dactylon)

3.3. REZULTATE OBȚINUTE ȘI INTERPRETAREA LOR

S-au efectuat două determinări ale umidității actuale și densității aparente a solului, prin metoda directă, de uscare în etuvă a probelor de sol, în fiole de aluminiu, respectiv, prin recoltarea probelor de sol în cilindri Nekrasov, în structură naturală. Ambele determinări s-au făcut pe două adâncimi: 0-10 și 10-20 cm. Rezultatele se prezintă în tabelul următor:

Tabelul 3.1.

Umiditatea actuală a solului și densitatea aparentă în funcție de lucrarea de bază a solului și prezența stratului de mulci în anul 2016, într-o experiență amplasată la Grădina Botanică a Universității din Craiova, Sectorul Economic

Aceste determinări arată că la ambele date de determinare, 10 iunie și 15 iulie, umiditatea solului a fost mai mică la varianta nelucrată fără strat de mulci din cauza formării stratului tasat de la suprafața solului, de circa 5-7 cm, cu porozitate mai fină decât în profunzime, care extrage apa din profunzimea solului și o pierde prin simplă evaporare, din cauza deficitului mare de vapori de apă din atmosferă, în condiții de temperaturi ridicate. Același fenomen se produce chiar și la varianta care a fost arată în toamnă dar fără o lucrare superficială în primăvară, care să spargă acest strat creat în cursul anotimpului rece din cauza precipitațiilor. Densitatea aparentă a înregistrat valori mult mai mici la variantele lucrate, în stratul 0-10 cm dar valori apropiate în stratul 10-20 cm.

Figura 3.3. Aspect de la recoltarea probelor de densitate aparentă

La recoltare, s-a măsurat și înălțimea plantelor. Aceste două determinări sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabelul 3.2.

Înălțimea plantelor de porumb la recoltare și producția de porumb în funcție de lucrarea de bază a solului, pregătirea patului germinativ și prezența stratului de mulci

DL 5%=158 kg/ha; DL 1%=253 kg/ha; DL 0.1%= 384 kg/ha

Figura3.4. Înălțimea plantelor de porumb la recoltare în funcție de lucrarea de bază a solului, pregătirea patului germinativ și prezența stratului de mulci

Din aceste date se poate observa că variant arată, cu pregătirea patului germinativ în primavera printr-o lucrare superficială a dat cele mai bune rezultate în ceea ce privește producția și înălțimea plantelor. În aceste condiții plantele sunt mai bine aprovizionate cu apă datorită influenței lucrării solului care crează spații mai largi în stratul lucrat, mai largi decât în profunzimea solului, fapt ce conduce la păstrarea apei în sol de unde este extrasă și folosită de rădăcină.

Prin lăsarea solului nelucrat și descoperit, la suprafața solului se formează un strat de 5-7 cm cu porozitate fină, mai fină decât în profunzimea solului. Acest strat extrage apa din adâncime la suprafață, unde este pierdută prin simplă evaporare, în loc să fie extrasă de rădăcină și folosită de plantă. Acest strat se formează în timpul iernii și primăverii timpurii din cauza precipitațiilor care lovesc și destramă particulele de sol care se reunesc formând spații mai fine între ele. În timpul verii, din cauza deficitului mare de vapori de apă din atmosferă acest strat pierde foarte repede apa din sol, în regim de ore. Acest fenomen se produce chiar și în cazul în care solul este arat în toamnă dar nu se mai face o lucrare superficială, de pregătire a patului germinativ, în primăvară (V2). Aceasta este explicația faptului că plantele de la aceste variante experimentate au dat rezultate foarte slabe, atât în ce privește producția cât și dezvoltarea plantelor de porumb.

Tehnologia no till se bazează pe prezența stratului de mulci la suprafața solului. Acest strat menține apa în sol și îmbunătățește starea fizică a solului prin stabilizarea structurii. Dacă solul nu este complet acoperit cu mulci gros se produce pierderea apei prin evaporare. Dacă nu rămân suficiente resturi vegetale de la cultura precedentă, stratul de mulci poate fi creat prin culturi intermediare în cursul toamnei și primăverii timpurii.

Figura 3.5. Varianta 3, no till cu strat de mulci, plante normal dezvoltate.

Figura 3.6. Varianta 4 no till fără strat de mulci, plantele au rămas pitice, nedezvoltate, producția foarte mică.

Figura 3.7. Varianta 1, arat toamna și lucrat superficial primăvara, înainte de semănat. Plante normal dezvoltate.

CONCLUZII

Cel mai important effect al lucrărilor solului este păstrarea apei în sol. Prin lucrările solului se crează spații largi, mai largi decât cele din profunzimea solului. Acest lucru previne accesul apei către suprafața solului unde este susceptibil să fie pierdută prin simplă evaporare.

Solul nelucrat și fără strat de mulci formează un strat superficial de circa 5-7 cm care are spații mai fine, mai înguste decât ale solului din profunzime. Acest strat se formează în timpul anotimpului rece, din cauza precipitațiilor. Prin faptul că apa este mai puternic reținută în spațiile mai înguste, acest strat extrage apa din profunzimea solului și o pierde prin evaporare când apare căldura, începând cu luna mai. În acest sistem, plantele rămân subdezvoltate nemaiavând apa necesară creșterii. Chiar dacă se face arătura în toamnă dar în primăvară nu se face o lucrare care să spargă acest strat, rezultatele sunt foarte slabe (V2).

Stratul de mulci este obligatoriu pentru tehnologia fără arătură. Acest strat trebuie să fie cât mai gros dar și cu un raport C:N apropiat de 1:25. Dacă nu se poate crea din cultura premergătoare, trebuie cultivate plante intermediare pentru mulci. În cazul în care raportul C:N este peste 25, trebuie aplicat azot chimic, 10 kg s.a. pentru fiecare tonă de resturi vegetale rămase.

Determinările de umiditate actuală a solului și de densitate aparentă arată condiții mai bune de creștere și dezvoltare la varianta arată cu pregătirea patului germinativ și la varianta nelucrată dar cu strat de mulci, în comparație cu varianta nelucrată fără strat de mulci și chiar cu cea arată dar fără lucrarea superficială a solului înainte de semănat. Aceste diferențe se observă clar în înălțimea plantelor și în producția de știuleți.

BIBLIOGRAFIE

Agassi M., Levy G.J., Hadas A., Benyamini H., 2004, „Mulching with composted municipal solid wastes in Central Negev, Israel”. Soil & tillage research Journal, vol. 78, pag. 103-113. Amsterdam, The Netherlands.

Andales A., Batchelor W., Anderson C., Farnham D., Whigham D., 2000, „Incorporating tillage effects into a soybean model”. Agricultural systems, vol 66, pag. 117-138.

Baumhardt R.L. and Jones O.R., 2002, „Residue management and tillage on soil – water storage and grain yield of dryland wheat and sorghum for a clay loam in Texas”. Soil & tillage research Journal, vol. 68, pag. 71-82.

Budoi Gh., 1997, „ Lucrările solului, componentă de bază a sistemului de conservare a solului”. Simpozionul "Alternative de lucrarea solului", 9-10 octombrie, Cluj Napoca.

Canarache A. și Elisabeta Dumitru, 1991, „Criterii pedologice de evaluare a sistemelor de lucrare neconvențională a solului”. Simpozionul Național de Lucrări minime ale solului, Cluj-Napoca, 17-18 septembrie.

Dobre M., 2002 – „Cercetari privind aplicarea unor variante ale sistemului de lucrari minime pentru porumb pe nisipurile irrigate din Stanga Jiului”. Teză de doctorat. Universitatea din Craiova, Universitatea de Științe Agronomice și Medicină Veterinară București.

Elliot E.T. and Colleman D.C., 1988. „Let the soil work for us”. Ecology Bulletin 39.

Soane B.D. and van Owerkerk C., 1990. „Soil compaction in crop production”. Pag. 230-245. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, Developments in Agricultural engineering.

Sprague M. and Triplett G., 1986. „No tillage agriculture and surface tillage agriculture”. Pag 150-165. Editure John Willey and sons.

http://www.rolf-derpsch.com/en/no-till/historical-review/.

https://www.grdc.com.au/uploads/documents/8%20Chemical%20application.pdf

http://www.nufarm.com/Assets/21355/1/2012NufarmTankMixingGuide.pdf

https://www.agric.wa.gov.au/grains-research-development/factors-affecting-herbicide-performance?page=0%2C0#smartpaging_toc_p0_s0_h2