CAPITOLUL I. OBIECTIVELE GENERALE ALE … nationale/MOSTA/MOSTA_Raport… · 2 capitolul ii....

1

CAPITOLUL I. OBIECTIVELE GENERALE ALE PROIECTULUI

Obiectivele generale ale proiectului MOSTA sunt următoarele: − Realizarea unui instrument conceptual şi de predicţie care să unească cunoştinţe din

diferite domenii ale fizicii solului, ale managementului agricol şi ale simulării matematice într-un cadru informatic de predicţie unic.

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

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

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

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

2

CAPITOLUL II. OBIECTIVELE FAZEI DE EXECUŢIE „BAZE DE DATE PENTRU SOL-PLANTĂ UTILIZATE ÎN MODELAREA EFECTULUI

LUCRĂRILOR SOLULUI”

Obiectiv 2. Realizarea unui sistem informatic geografic pentru managementul stării fizice a solului sub acţiunea diferitelor tehnici de management agricol. Activitate 2.1. Dezvoltarea unui cadru unitar care să cuprindă caracteristicile specifice ale sub-regiunii, legate de procesele majore de degradare a stării fizice a solului; Activitate 2.2. Completarea bazelor de date de sol, climă şi plantă existente la scară naţională, utilizate în simulare, cu o bază de date care caracterizează efectele lucrărilor solului asupra principalelor proprietăţi fizice ale solului; Obiectiv 4. Estimarea potenţialelor efecte induse de degradarea stării fizice a solului asupra resurselor din zonă şi evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung; Activitate 4.1. Evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung;

3

CAPITOLUL III. REZUMATUL FAZEI

In cadrul Obiectivului 2. Realizarea unui sistem informatic geografic pentru managementul stării fizice a solului sub acţiunea diferitelor tehnici de management agricol, în cadrul fazei prezente au fost abordate două activităţi: Activitatea 2.1. Dezvoltarea unui cadru unitar care să cuprindă caracteristicile specifice ale sub-regiunii, legate de procesele majore de degradare a stării fizice a solului; şi Activitatea 2.2. Completarea bazelor de date de sol, climă şi plantă existente la scară naţională, utilizate în simulare, cu o bază de date care caracterizează efectele lucrărilor solului asupra principalelor proprietăţi fizice ale solului. În cadrul activităţii 2.1 a fost dezvoltat un cadru unitar realizat prin legarea modelelor de simulare a dinamicii apei si proprietăţilor mecanice ale solului elaborate în proiect în fazele anterioare cu baze de date georeferenţiate de sol şi climă. În cadrul acestui sistem unitar au fost calculaţi o serie de parametri de sol şi teren necesari evaluării efectului indus de managementul agricol în condiţiile agriculturii intensive: potenţialul matricial al apei din sol corespunzător valorilor optime privind lucrabilitatea solului precum şi limitelor lucrabilităţii în cazul solurilor prea umede sau uscate. Au fost evaluate de asemenea pe serii lungi de ani (1901-2000) numărul de zile în care, pe parcursul perioadei de vegetaţie, solul este prea umed sau uscat pentru efectuara lucrărilor mecanice. În cadrul activităţii 2.2 au fost definiţi parametri necesari caracterizării interacţiunii dintre maşinile agricole şi sol precum şi normativele oficiale pentru determinarea acestora. În cadrul Obiectivului 4. Estimarea potenţialelor efecte induse de degradarea stării fizice a solului asupra resurselor din zonă şi evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung, a fost abordata Activitatea 4.1. Evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung prin evaluarea vulnerabilităţii la compactare prin intermediul a trei indicatori utilizati pe plan internaţional în acest sens. Rezultatele obţinute prin modelul MOSTA au fost comparate cu cele furnizate de alte metodologii europene utilizate pentru evaluarea vulnerabilităţii la compactare. În cadrul fazei au fost caracterizate complex două zone (comunele Căldăraru şi Mozaceni din judetul Argeş) din punct de vedere pedologic cu referire specială la procesele de degradare agrofizică generate de utilizarea maşinilor agricole.

4

CAPITOLUL IV. REALIZAREA UNUI SISTEM INFORMATIC GEOGRAFIC PENTRU MANAGEMENTUL STĂRII FIZICE A SOLULUI

SUB ACŢIUNEA DIFERITELOR TEHNICI DE MANAGEMENT AGRICOL.

Activitate 2.1. Dezvoltarea unui cadru unitar care să cuprindă caracteristicile specifice ale sub-regiunii, legate de procesele majore de degradare a stării fizice a solului; Modelul de simulare MOSTA elaborat în etapa anterioară (aplicaţii de tip macro programate în VBA în cadrul unui workbook EXCEL şi aplicaţie „stand-alone” realizată în Visual Basic) a fost cuplat cu bazele de date georeferenţiate de sol (aplicaţia realizată ca workbook citeşte datele asociate unităţilor cartografice dintr-un sheet în care au fost importate datele asociate unităţilor cartografice din fisierele de tip dbf ataşate fişierelor de tip shp din aplicaţia GIS; interfaţarea programului realizat în Visual Basic cu bazele de date GIS s-a făcut utilizând utilitarul MapObjects) în vederea desemnării unui cadru unitar pentru evaluarea parametrilor agrofizici ai solului responsabili de degradarea stării agrofizice a solului. Parametri de sol de interes au fost evaluaţi, pe baza informaţiilor furnizate de hărţile GIS de sol şi climă utilizând algoritmii dezvoltaţi în etapele anterioare ale proiectului. Stratul de sol utilizat pentru realizarea calculelor este Harta Solurilor României la scara 1:200.000 cuprinzând, pentru fiecare unitate cartografică, informaţii referitoare la tipul de sol (asociaţii de sol, tip de sol dominant, clasa de sol, clasa texturală, intensitatea degradării agrofizice a solului prin eroziune prin apă şi vânt, salinizare, gleizare, pseudogleizare). Coordonatele centroidului fiecărei unităţi cartografice au fost utilizate pentru interpolarea (utilizând o medie ponderată cu inversul pătratului distanţei) datelor climatice furnizate într-o reţea cu pasul de 10’ x 10’ longitudine x latitudine (aproximativ 11 x 11 km). Interpolarea s-a făcut luând în considerare cei mai apropiaţi 4 vecini faţă de nodul pentru care se doreşte interpolarea. Datele climatice - medii lunare pentru temperatură, precipitaţii, ecart termic, nebulozitate sunt furnizate pentru fiecare an din seriile de ani: 1901-1960, 1961-1990, 1991-2000 utilizând rezultatele proiectului FP5 – ATEAM. Au fost evaluaţi în acest cadru următorii parametri ai solului: - potenţialul matricial al apei corespunzător lucrabilităţii optime (figura 1) - potenţialul matricial al apei corespunzător limitei inferioare a lucrabilităţii (sol prea umed) – figura 2 - potenţialul matricial al apei din sol corespunzător limitei superioare a lucrabilităţii (sol prea uscat) – figura 3 - cantitatea maximă a apei accesibile – figura 4 - cantitatea de apă drenantă – figura 5 - conductivitatea hidraulică a frontului de umezire – figura 6 - adâncimea frontului radicular – figura 7.

5

Figura 1. Valorile potenţialului matricial corespunzătoare optimului lucrabilităţii solului

Figura 2. Valorile potenţialului matricial corespunzătoare limitei inferioare a lucrabilităţii

6

Figura 3. Potenţialul matricial corespunzător limitei superioare a lucrabilităţii

Figura 4. Cantitatea maximă a apei accesibile corespunzătoare volumului edafic util

7

Figura 5. Cantitatea de apă drenantă din sol corespunzătoare volumului edafic util

Figura 6. Conductivitatea hidrauluică a frontului de umezire (cm/zi)

8

Figura 7. Adâncimea frontului radicular calculată pe baza unui model de dezvoltare a rădăcinilor bazat pe valorile rezistenţei la penetrare a solului şi potenţialului matricial corespunzător

capacităţii de câmp

Modelul de simulare a dinamicii apei în sol inclus în modelul MOSTA (bazat pe algoritmul prous de Thornthwaite şi Mathers, perfecţionat de Benfratello) a permis evaluarea unor parametri dinamici deosebit de utili pentru caracterizarea hazardului privind degradarea fizică a solului indus de lucrarea acestuia în perioade în care solul este prea umed (hazard de compactare) sau prea uscat calitatea lucrărilor solului este proastă): numărul de zile în care solul este prea umed (potenţialul matricial al apei din sol este mai mic decât limita inferioară a lucrabilităţii) sau prea uscat (potenţialul matricial al apei din sol este mai mare decât limita superioară a lucrabilităţii). Hărţile din figurile 8-13 prezintă aceste valori sub forma percentilelor de 80% corespunzătoare seriilor de ani 1901-1960, 1961-1990 (standard pentru referinţele climatice) şi 1991-2000.

9

Figura 8. Numărul de zile în care solul este prea umed (pe parcursul perioadei maxime de vegetaţie cuprinsă între datele de apariţie a ultimului şi primului îngheţ)

pentru perioada 1901-1960



10



Figura 11. Numărul de zile în care solul este prea uscat (pe parcursul perioadei maxime de vegetaţie cuprinsă între datele de apariţie a ultimului şi primului îngheţ)


11





12

Activitate 2.2. Completarea bazelor de date de sol, climă şi plantă existente la scară naţională, utilizate în simulare, cu o bază de date care caracterizează efectele lucrărilor solului asupra principalelor proprietăţi fizice ale solului Procesele de prelucrare a solului constituie baza majorităţii tehnologiilor de cultură din agricultură. Lucrarea solului are drept scop crearea condiţiilor de fertilitate ale solului şi îndepărtarea cauzelor care împiedică apariţia acestor condiţii. Condiţia principală care asigură stabilitatea solului este structura stabil glomerulară a acestuia, formând un strat mai mult sau mai puţin afânat din bulgăraşi de diametru generalizat cuprins între 1 şi 10 mm. O stare naturală opusă structurii glomerulare este starea făinoasă a solului fără structură; în acest caz, părţile separate ale solului nu intră în nici un fel de legătură între ele şi reprezintă o masă compactă a întregului strat arabil. Procesele de prelucrare ale solului se numără printre procesele cele mai mari consumatoare de energie, forţă de muncă şi conduc, prin modul de executare actual, la poluări ridicate ale atmosferei, provenite, în general, din arderea combustibililor sau de la scurgeri de combustibili şi uleiuri. Pe de altă parte, aceste procese sunt însoţite de uzuri intense nu numai ale maşinilor de prelucrat solul (în special ale organelor de lucru active ale acestora), dar şi a tractoarelor care lucrează în agregat cu astfel de maşini. Aceste procese mai produc încă un fenomen negativ, deosebit de periculos, dat fiind imposibilitatea de îndepărtare totală şi imediată a acestuia, anume compactarea solului. Fenomenul este produs de greutatea mare a agregatelor destinate prelucrării solului, alături de care mai participă şi umiditatea excesivă, inundaţiile şi spălările intense. Din punct de vedere ecologic, se ajunge la o puternică degradare a solului la cuprinse între 0,1 şi 1 – 2 m, strat de sol esenţial pentru dezvoltarea plantelor. Având în vedere aceste fenomene negative care însoţesc procesele de prelucrare ale solului, au fost efectuate în decursul ultimelor decenii, numeroase cercetări care, dacă nu elimină, măcar ameliorează procesele de degradare ale mediului. Eforturile în această direcţie sunt mari pentru că, de obicei, acţionarea asupra unor parametri ai procesului, conduce la variaţia altora peste limitele aşteptate. Aceste fenomene sunt caracteristice unui sistem mare (mai precis sistem dinamic mare), descris pe larg în literatura dedicată teoriei sistemelor mari.

Parametrii procesului de prelucrare a solului Parametrii care caracterizează procesul de prelucrare a solului se încadrează în următoarele categorii:

Parametrii care descriu starea solului; Parametrii geometrici şi fizici ai maşinii pentru prelucrarea solului; Parametrii geometrici ai maşinii de tractat; Parametrii cinematici şi dinamici ai procesului.

Fiecare categorie de parametrii dintre cele enumerate mai sus, poate conţine diviziuni şi subdiviziuni. Următoarea listă de parametri am întocmit-o folosind lista proprietăţilor fizico-chimice ale solului, dată de Letoşnev (1959), în care însă multe dintre proprietăţi nu posedă un cuantificator.

Parametrii care descriu starea solului

Parametrii care descriu tipul şi starea solului sunt aceia care caracterizează proprietăţile fizico-chimice ale acestuia:

Densitatea de masă a solului, care variază, în mod normal, între 2400 şi 2800 Kg/m3, cu excepţia solurilor turboase care au o densitate cuprinsă între 1250 şi 1500 Kg/m3;

Coeziunea solului, este capacitatea solului de a se opune acţiunilor mecanice. Solurile care se destramă sub acţiunea unor eforturi mari, dând deformaţii mici, fac parte din categoria solurilor tari. Solurile moi se destramă sub acţiunea eforturilor mici, dând deformaţii mari.

13

Stabilitatea structurii este capacitatea unor soluri de a se desface în glomerule separate, care reprezintă unităţi structurale formate dintr-o totalitate de particule de sol cimentate între ele (agregat) şi face diferenţa între solurile cu structură şi solurile care nu au această proprietate.

Umiditatea ca factor fizic poate modifica destul de simţitor proprietăţile mecanice ale solului: unul şi acelaşi sol, în funcţie de conţinutul de apă poate fi tare sau moale.

Plasticitatea este capacitatea solului de a se deforma sub acţiunea unor forţe exterioare în condiţiile umectării acestuia. În funcţie de umiditate, se pot distinge trei stări ale solului: solidă, plastică şi fluidă.

Clasificarea solurilor în funcţie de indicele de plasticitate este dată în tabelul 1.

Clasificarea pământurilor coezive

Tabelul 1 Conţinut în fracţiuni granulare Clasificarea

pământurilor coezive

Indice de plasticitate, Ip, %

Argilă <0.005 mm

Praf 0.05…0.005 mm Nisip 0.005…2.00 mm

Argilă grasă ≥ 40 <60 Mai puţin decât argilă Mai puţin decât argilă

Argilă 25 – 50 35 – 60 Mai puţin decât argilă Mai puţin de 30 % Argilă prăfoasă

15 – 35 30 – 50 Mai puţin decât argilă Mai puţin decât praf

Argilă nisipoasă

15 – 35 30 – 60 Mai puţin decât argilă >30

Argilă prăfoasă nisipoasă

15 – 25 30 – 35 Mai mult decât argilă >30

Praf argilos 10 – 25 15 – 30 Mai mult decât nisip <30 Praf argilos nisipos

5 – 20 15 – 30 Mai mult decât nisip >30

Praf 5 – 15 0 – 15 Mai mult decât argilă <30 Praf nisipos 0 – 10 0 – 15 Mai mult decât nisip >30 Nisip argilos 5 – 20 15 – 30 Mai puţin decât nisip Mai mult decât praf Nisip prăfos 0 - 10 0 – 10 Mai puţin decât nisip Mai mult decât praf Frecarea apare ca rezistenţă opusă lunecării solului pe o suprafaţă oarecare. Se distinge frecarea exterioară când drept suprafaţă de lunecare serveşte o suprafaţă metalică (brăzdar, cormană) şi frecarea interioară când suprafaţa de lunecare este însuşi solul. Textura solului se caracterizează prin repartizarea pe fracţiuni a particulelor componente din care sunt formate agregatele de sol.

14

Clasele texturale

Tabelul 2 Conţinutul de fracţiuni în procente Tipul solului

1.00-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 <0.001 Nisipo-lutos (uşor)

22.12 63.13 6.55 2.39 3.85 0.95

Luto-nisipos 33.50 16.42 15.50 19.50 4.40 10.69 Cernoziom (greu) 0.27 8.10 33.91 7.76 15.23 30.10 Pământurile sunt medii disperse neomogene, formate prin degradarea rocilor şi caracterizate prin legături complexe între particule, a căror rezistenţă este mult mai redusă decât a granulelor componente. Din această cauză, problemele de deformaţii şi de capacitate portantă trebuie studiate ţinând seama, în primul rând, de natura şi proprietăţile legăturilor dintre particule. Pământurile sunt medii extrem de complexe, cu legături de diferite naturi între particule, care chiar sub acţiunea unor încercări constante suferă modificări apreciabile atât din punct de vedere al consistenţei lor, cît şi a intensităţii tensiunilor şi deformaţiilor. Din această cauză apar o serie de aspecte specifice din punct de vedere reologic, care deosebesc pământurile de alte materiale. Se va căuta ca pe baza unei analize structurale (microreologice) să se arate cum se manifestă legile reologice la pământuri şi semnificaţia diferiţilor coeficienţi şi a relaţiilor matematice utilizate în mecanica pământurilor. Legăturile dintre particule la pământuri pot fi împărţite în patru categorii: rigide, elastice, vâscoase şi plastice. Stabilirea unor relaţii între tensiuni şi deformaţii va trebui să ţină seama în primul rând de o serie de aspecte specifice pământurilor. O caracterizare consistentă a pământurilor se dă, deasemenea, în Încercarea frezelor - Radu I.(1997)1. După Radu I.(1997), pământurile necoezive sunt reprezentate prin blocuri, pietrişuri, nisipuri, iar cele coezive sunt alcătuite din particule fine de praf şi argile. Rocile pământoase, care în majoritatea cazurilor constituie terenul de fundaţie şi sunt alcătuite din aglomerări necimentate de particule solide, prezintă două mari categorii: necoezive şi coezive. La studiul pământurilor se impune determinarea pe cale experimentală a următoarelor caracteristici de bază:

Greutatea volumică a pământului cu structura naturală nedegradată; Greutatea volumică a scheletului, γs; Umiditatea, w; Greutatea volumică a pământului în stare uscată, γd, egală numeric cu greutatea

particulelor solide în unitatea de volum.

Stabilirea greutăţii volumice a pământului cu structura naturală – netulburată γ şi a greutăţii volumice a scheletului γs, se face în conformitate cu STAS 1913/3-76, iar a umidităţii, conform STAS 1913/1-73.

Gradul de tasare al solului Sub acţiunea încărcărilor, pământurile suferă deformaţii generate în cea mai mare parte de micşorarea golurilor dintre particulele scheletului mineral. Dacă golurile sunt umplute cu apă, desfăşurarea tasărilor este condiţionată de modul în care se produce evacuarea lichidului. În cazul nisipurilor, tasările evoluează rapid datorită evacuării uşoare a apei din masa pământurilor comprimate. În schimb, tasările înregistrează o evoluţie lentă în cazul solurilor argiloase, puţin permeabile.

1 Autorul priveşte problema deformării solurilor din punctul de vedere a specialităţii lui, din acest motiv, de multe ori noi vom fi interesaţi de caracteristicile opuse acelora pe care le doreşte el.

15

Compresibilitatea nisipurilor depinde de starea lor de îndesare. De cele mai multe ori tasarea solurilor nisipoase este mai redusă în cazul unor sarcini statice şi creşte substanţial în cazul sarcinilor dinamice. Compresibilitatea argilelor depinde cel mai mult de starea lor de consistenţă, structură şi condiţiile de încărcare suferite anterior de stratul respectiv. În general, se constată că în procesul de comprimare în masa pământului au loc două procese cu efecte contrare: primul constă în distrugerea structurii ceea ce conduce la scăderea rezistenţei, al doilea, îndesarea treptată, fenomen care conduce la creşterea capacităţii portante. Acest proces de schimbare a stării pământului se poate evita în cazul unei încărcări lente, care permite refacerea legăturilor structurale, ceea ce nu se întâmplă în cazul unei încărcări rapide, cum este cazul trecerii destul de rapide a tractoarelor în agregat cu maşinile agricole peste sol. În Probleme de fundaţii în practica amenajărilor hidroameliorative - Dron A. (1987) arată că testele de laborator sunt afectate de degradarea inevitabilă a structurii pământurilor prin prelevarea de probe, neîncărcarea corespunzătoare a ştanţelor cu pământ pentru analize, etc. Această observaţie este încă un argument pentru metodologia pe care vrem să o propunem şi care are o caracteristică pronunţat experimentală. Tasarea solului se produce atât în stratul superficial cât şi în adâncime. Tasarea solului determină două inconveniente majore: scăderea capacităţii productive a solului prin modificarea structurii şi a regimului de permeabilitate şi majorarea cheltuielilor datorită consumului suplimentar de combustibil (am adăuga noi şi forţă de muncă, poluare suplimentară) necesar combaterii efectelor acesteia prin lucrările de afânare. Prevenirea tasării solului în stratul superficial, se face, în general, prin reducerea presiunii pe sol, folosind pneuri cu suprafaţa de contact mai mare şi utilaje cu masă cât mai mică, în măsura în care nu sunt afectate alte procese. Compactarea este fenomenul de micşorare a porozităţii unor corpuri prin aplicarea unor forţe la suprafaţa lor. Indicele de tasare este un număr adimensional, definit prin raportul (Wc-Wsat)/Ip în care Wc este umiditatea limitei de curgere, Wsat este umiditatea de saturaţie, iar Ip este indicele de plasticitate. Indicele de plasticitate, Ip este o mărime caracteristică rocilor argiloase definită ca diferenţa dintre umiditatea limitei de curgere, Wc şi umiditatea limitei de frământare, Wf : Ip = Wc - Wf . Indicele de plasticitate indică domeniul de umiditate în care rocile argiloase se află în stare plastică, după valoarea acestuia ele clasificându-se după cum urmează:

cu plasticitate redusă, dacă 0< Ip≤ 10; cu plasticitate mijlocie, dacă 10< Ip≤ 20; cu plasticitate mare, dacă 20< Ip≤ 35; cu plasticitate foarte mare, dacă 35< Ip;

Indicele de pori (indicele porilor), ε, este raportul, exprimat în fracţie zecimală, dintre măsura volumului golurilor dintr-un mediu poros şi măsura volumului ocupat de particulele solide ale mediului considerat. Între indicele porilor şi porozitatea n există relaţia: ε = n/(1-n). Se mai numeşte şi cifra porilor.

Tasarea este fenomenul de micşorare a volumului unui corp poros, determinată de diminuarea volumului porilor, datorită unor forţe exterioare care conduc la deformarea granulelor care formează corpul poros şi la rearanjarea acestora sau datorită ambelor cauze.

Porul este orice gol mic din interiorul unui corp solid, dintr-un corp constituit din particule solide sau dintr-un corp format din fibre. Porii pot fi deschişi sau închişi, după cum se găsesc sau nu în comunicaţie cu exteriorul corpului considerat. Pot fi izolaţi sau comunicanţi, formând o reţea complicată de mici canale de diferite forme şi dimensiuni prin care se poate circula.

16

Studiu privind procesele de măsurare ale forţei de rezistenţă la tracţiune pentru organele de lucru individuale ale maşinilor de prelucrat solul

Parametrii geometrici ai maşinii pentru prelucrarea solului Parametrii geometrici ai maşinilor destinate prelucrării solului depind de tipul maşinii, în primul rând. Totuşi, se poate face o împărţire a acestei categorii de parametrii în trei tipuri: parametrii geometrici ai structurilor portante ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului, parametrii geometrici ai organelor de lucru (active) ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului şi parametrii de performanţă ai organelor de lucru (active) ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului, din ultima categorie fiind binecunoscuţi adâncimea de lucru şi lăţimea de lucru. Această diviziune interesează mai ales din punctul de vedere al optimizării acestor maşini. Se pot optimiza separat structurile portante şi organele de lucru, într-o mare măsură independent unele de altele. Maşinile agricole destinate prelucrării solului se împart în mai multe categorii funcţie de diverse criterii. În funcţie de construcţia organelor active, maşinile agricole destinate prelucrării solului se împart în două categorii: cu cormană şi fără cormană. După destinaţie, maşinile agricole destinate prelucrării solului se împart în trei categorii:

- maşini pentru lucrările solului de bază: pluguri cu diverse echipamente suplimentare (cuţite, discuri), prevăzute cu una sau mai multe trupiţe;

- maşini pentru lucrarea solului înainte de semănat: cultivatoare, pluguri de mică adâncime, cultivatoare cu săgeţi, cultivatoare cu organe de afânare, cultivatoare cu săgeţi pentru extirpare, scormonitoare şi scormonitoare cu brazdă deschisă montate pe pluguri, pluguri cizel;

- maşini pentru întreţinerea culturilor: grapele (grea, uşoară), cultivatoare pentru prăşit, sapa rotativă, tăvălugii netezi;

- După modul de agregare cu tractorul, maşinile agricole destinate prelucrării solului se împart în două categorii: maşini tractate şi maşini purtate.

Parametrii geometrici ai structurilor portante ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului sunt parametrii care descriu gabaritul, lungimile barelor şi grinzilor folosite, unghiurile în care acestea sunt dispuse, dimensiunile profilelor folosite în construcţie. Parametrii fizici ai structurilor portante sunt caracteristicile fizice ale materialelor din care sunt construite structurile portante ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului. Dintre aceştia cei mai folosiţi sunt: modulii de elasticitate, Ex, Ey, Ez, Gxy, Gyz, Gzx, coeficientul lui Poisson, ν, densitatea de masă, ρ. Aceeaşi parametrii apar şi la materialele din care sunt construite organele de lucru ale maşinilor agricole de prelucrat solul. În afara acestora mai sunt necesari parametrii limită ai oţelurilor sau materialelor din care sunt construite structurile portante sau organele de lucru ale acestor maşini: tensiunea limită de rupere, de plastificare şi tensiunea limită admisibilă pentru diverse cazuri de solicitare. Aceşti parametri se găsesc în tabele standardizate, sau în tabelele de produse ale producătorilor de materiale metalice sau alte tipuri de materiale. Evident parametrii geometrici ai structurii portante particularizează pronunţat modelul matematic folosit. Parametrii geometrici nu sunt caracteristici nici măcar în cadrul aceleiaşi clase de maşini agricole destinate prelucrării solului. Structurile portante prezintă particularităţi de concepţie şi construcţie, în general mult diferite. Pentru obiectivele acestei lucrări, cei mai importanţi parametri din această categorie sunt acei parametri care descriu organele de lucru, sub aspectul lor geometric, precum şi sub aspectul performant, mai precis, care descriu interacţiunea cu solul sau efectele acestor organe asupra solului: lăţimea şi adâncimea de lucru.

17

Caracteristicile cormanelor de plug Caracteristicile principale ale cormanelor plugurilor sunt bine descrise în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964). Astfel, trupiţele (cormanele) plugurilor de tractor pot fi: clindrice, culturale, semielicoidale şi elicoidale. Trupiţele cu cormane cilindrice au suprafaţa de formă cilindroidală (în sensul de cilindru circular), sunt scurte şi aşezate foarte înclinat faţă de peretele şi de fundul brazdei, ceea ce asigură o fărămiţare maximă a stratului de sol. Aceste cormane nu întorc bine brazda şi îngroapă parţial resturile vegetale şi gunoiul de grajd. Trupiţele cu cormane culturale, au suprafaţa cilindroidală cu generatoare orizontale, fărmiţează bine stratul de sol şi împreună cu antetrupiţa asigură răsturnarea suficientă a brazdei şi o îngropare corespunzătoare a resturilor vegetale. Trupiţele cu cormane semielicoidale, care au o suprafaţă cilindroidală, şi cele elicoidale, care au o suprafaţă elicoidală, răstoarnă bine brazda în solurile coerente şi puternic înţelenite, însă fărmiţează prea puţin solul.

Caracteristicile de bază ale principalelor cormane

Tabelul 3 Tipul

suprafeţei de lucru a

cormanei

Destinaţia Adâncimea de lucru, a

Lăţimea de

lucru, b

Raportul b/a

Înclinarea brăzdarului

faţă de fundul

brazdei, γ, în grade

Unghiul primei

generatoare, θ0, în grade

Unghiul ultimei

generatoare, θmax, în

grade

Săgeata parabolei

L, mm

Înălţimea parabolei,

h, mm

Cilindrică Arături în soluri uşoare 18 25 1.4 24 50 55 - - Arături la adâncimea de 8 – 12 cm în soluri calcaroase cu adâncimea orizontului arabil pînă la 18 cm

18 25 1.4 30 42 47 170 290

Arături în soluri mijlocii pentru culturi cerealiere, leguminoase şi tehnice

25 30 1.2 30 42 47 170 350

Arături în soluri mijlocii pentru culturi cerealiere, leguminoase şi tehnice şi in soluri înţelenite pînă la o adâncime de 22 cm

27 35 1.3 30 42 47 170 350

Culturală

Arături pentru sfeclă de zahăr, rădăcinoase şi culturi tehnice

35 40 1.14 30 42 47 257 490

Semielicoidală Arături în soluri înţelenite

27 35 1.3 25 38 - - -

Elicoidală Arături în soluri înţelenite

22-30 34-54 1.55-1.8 22-55 38-40 - - -

Carcteristicile organelor de lucru ale principalelor maşini destinate prelucrării solului se găsesc în literatura de specialitate sau în cărţile tehnice ale acestora.

Parametrii geometrici ai maşinii de tractat Parametrii geometrici ai maşinii de tractat (în general tractoare, dar, în cazuri mai rare pot fi şi alte mijloace, cum este cazul maşinilor de teren). Aceşti parametri sunt în mare parte fixaţi de constructor, astfel încît procesele de optimizare avute în vedere nu pot folosi decât o mică parte a parametrilor reglabili ai maşinilor de tractat: presiunile în pneuri, greutatea şi repartiţia greutăţii pe punţi (prin lestare), ecartamentele. Aceşti parametri sunt bine cuantificaţi, folosirea lor neimplicând probleme.

18

Parametrii cinematici şi dinamici ai procesului Parametrii cinematici şi dinamici ai proceselor de prelucrare a solului sunt: viteza de lucru, acceleraţia (deşi în general aceasta este mică), razele de curbură la întoarceri, puterea consumată, coeficientul de rezistenţă specifică la deformare a solului2. În această categorie de parametri se pot introduce şi parametri de performanţă ai proceselor: consumul de combustibil, gradul de prelucrare al solului, capacitatea de lucru.

Relaţii între parametrii procesului de prelucrare a solului După enumerarea parametrilor care descriu procesul de prelucrare a solului, este necesară legarea lor prin relaţiile cunoscute la ora actuală, fie ele de natură teoretică fie de natură experimentală. Pentru pluguri, dar şi pentru alte maşini de prelucrat solul, o relaţie importantă este aceea care dă rezistenţa la tracţiune. Una dintre primele relaţii de acest fel, a fost propusă de Goreacikin (după cum se afirmă în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE, A. V. Krasnicenko, 1964), şi are forma:

2abvkabfGP ε++= (1) în care: f este un coeficient analog coeficientului de frecare3, G este greutatea plugului, k este un coeficient care caracterizează rezistenţa specifică la deformare a solului4, a şi b sunt dimensiunile secţiunii brazdei5, v este viteza de înaintare a plugului. Pentru a explica apariţia coeficientului ε care apare în ultimul termen al formulei (1), în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964) se presupune că volumul de sol care trece în unitatea de timp pe cormană va fi abv, iar masa de sol respectivă, m’=ρabv, în care ρ este densitatea de masă a solului. Impulsul pe care îl vor primi particulele deplasate lateral atunci când li se imprimă o viteză v’, este m’v’. Se consideră v’= ε’v şi atunci valoarea acestei componente a rezistenţei este:

2abv''P ρε= (2) în care dacă, aşa cum se procedează în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), se notează :

ρε=ε ' (3)

2 Acest parametru putea fi introdus foarte bine la parametrii care descriu starea solului pentru că el depinde intim de structura fizică şi chimică a solului, de umiditatea acestuia, precum şi de alţi parametri care caracterizează solul. A fost introdus în această categorie de parametri pentru că el apare în formula de calcul a rezistenţei la tracţiune. 3 Expresie total imprecisă găsită în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964). Acest coeficient intră în termenul care experimă contribuţia rezistenţelor care nu depind de adîncimea de lucru, de viteza de lucru şi apar datorită frecării şi rezistenţei la rulare a roţilor de sprijin ale plugului, frecării trupiţelor de fundul brazdei, frecărilor din bucşele roţilor. 4 Acest coeficient depinde de starea fizică şi chimică a solului, fiind numai o caracterizare globală a rezistenţei acestuia la deformare. Dimensiunea lui (N/m2), este aceaşi cu a presiunii sau a tensiunii (efortului unitar). Factori decisivi de care k depinde, sunt : umiditatea solului, compoziţia chimică a acestuia, structura şi textura solului. Prin urmare, acest coeficient ar putea fi exprimat funcţie de parametrii de stare ai solului. 5 Apare o altă inconsecvenţă a autorului A. V. Krasnicenko, 1964, întrucît într-un capitol anterior, a şi b se notează adîncimea arăturii, respectiv lăţimea brazdei. În conformitate cu schemele prezentate în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), a şi b ar fi dimensiunile proiecţiei brazdei pe un plan perpendicular pe direcţia de înaintare a plugului.

19

se obţine formula din Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), pentru cel de-al treilea termen din (1). Dacă se calculează dimensiunea coeficientului ε din formula (1), se ajunge la [ε] = ML-3, ceea ce reprezintă dimensiunea unei densităţi de masă spaţiale. Aceasta este şi dimensiunea dată de A. V. Krasnicenko (1964), sub forma unei unităţi de măsură în sistemul vechi, Kgf⋅s2/m4. Prin urmare coeficientul ε’ este adimensional. În Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), pentru k, se dau valorile din tabelul 4.

Valorile coeficientului k

Tabelul 4 Tipul solului Starea solului Rezistenţa specifică la

tracţiune pentru adâncimea de lucru de 18-20 cm, (N/m2)

Lutos greu – lutos mediu Mirişte, trifoişte, ţelină

40000 50000 - 80000

Cernoziom argilos greu Pîrloagă, Mirişte

60000 – 80000 40000 – 50000

Cernoziom argilos Ţelină, trifoişte 70000 – 80000 Cernoziom lutos Mirişte,

Ţelină 40000 – 50000 50000 - 70000

Cernoziom castaniu Mirişte, Ţelină

40000 – 50000 60000 - 80000

Cernoziom Mirişte 50000 – 60000 Cernoziom lutos-lutos mediu Mirişte,

Pîrloagă 40000 – 60000 60000 - 100000

Cernoziom mijlociu Arătură veche, Ţelină

50000 – 60000 60000 - 80000

Cernoziom lutos Mirişte 50000 – 60000 Cernoziom Mirişte 40000 – 50000 Cernoziom Mirişte 50000 Cernoziom lutos pe loess Mirişte 50000 – 60000 Cernoziom Mirişte (teren de cultură),

pîrloagă, păşune 60000 80000

Cernoziom mjlociu-greu Teren după bumbac 60000 - 70000 Cernoziom lutos Mirişte de orez 70000 Loess Lucernieră, pîrloagă 70000 – 110000 Experienţe efectuate de Goreacikin arată că pentru adâncimi de lucru cuprinse între 0.1 şi 0.2 m şi viteze lucru cuprinse între 0.5 şi 1.5 m/s, coeficientul de frecare f mediu pe mirişte are valoarea 0.5, iar pe trifoişte 1. Valorile coeficientului de rezistenţă la deformare a solului, k, tot după Goreacikin, sunt 20000 N/m2, pe mirişte şi 30000 – 40000 N/m2, pe trifoişte. Coeficientul ε recomandat de M. N. Letoşnev (1959) are valoarea 1500 – 2000 Ns2/m4. A. V. Krasnicenko (1964), pentru rezistenţa specifică a solurilor recomandă valori cuprinse între 30000 şi 90000 N/m2 , depăşirea limitei maxime existând în mai puţin de 5% din solurile URSS a anilor ’60, de exemplu. Valorile acestor coeficienţi sunt valori medii, iar M. N. Letoşnev (1959), pune în evidenţă dependenţa acestor coeficienţi de umiditate, uzura plugurilor, precizia măsurărilor (dinamometrarea rezistenţei la tracţiune poate fi extrem de diferită, datorită unor modificări întâmplătoare a variaţiei rezistenţei solului6 chiar pe una şi aceeaşi brazdă – de exemplu adincirea plugului în sol – datorită unei reglări incorecte a plugului de la pîrghii,

6 Se cunoaşte faptul că solul este un material neomogen şi anizotrop.

20

datorită deviaţiei direcţiei forţei de tracţiune faţă de planul care conţine urma centrului de greutate al plugului, uzurii brăzdarelor, unor poziţii anormale a roţilor din spate, etc.). Influenţa factorilor de mai sus poate fi destul de mare, „până la ± 50 Kg faţă de forţa de tracţiune totală”, după M. N. Letoşnev (1959) 7. Primii doi termeni din formula (1) pot varia faţă de cele medii cu 8 – 10 %, iar cel de-al treilea cu până la 25 – 30 %. Sunt interesante câteva concluzii date în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), cu privire la comportamentul rezistenţei specifice a solului:

- rezistenţa specifică a solurilor argiloase este mai mare decât a celor lutoase şi nisipo-lutoase;

- rezistenţa specifică a solurilor grele care au structură bună poate fi de multe ori mai mică decât rezistenţa specifică a solurilor uşoare, lipsite de structură;

- umiditatea influenţează deosebit de puternic rezistenţa specifică a solurilor, mai ales a solurilor fără structură;

- bătătorirea8 solului şi înţelenirea provoacă creşterea rezistenţei specifice de aproximativ 1,5 ori;

- dacă pentru majoritatea zonelor arabile, la arătura miriştilor, rezistenţa specifică a solurilor este cuprinsă între 40000 şi 60000 N/m2 , pe porţiunile înierbate ale aceloraşi zone, rezistenţa specifică a solurilor variază între 60000 şi 80000 N/m2 ;

- în cazul unor arături care depăşesc adâncimea arăturilor din anii precedenţi, este necesar să se aibe în vedere că rezistenţa specifică a straturilor de sol care nu au fost arate în anii precedenţi este de 1,5 – 2 ori mai mare decât rezistenţa stratului superior al arăturii.

În Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964), apare o problemă care trebuie comentată întrucât deschide un câmp larg de cercetare, anume determinarea rezistenţei specifice a solului. A. V. Krasnicenko (1964) recomandă calculul coeficientului de rezistenţă specifică a solului, k, prin determinarea rezistenţei la tracţiune P a plugului, măsurată cu dinamometrul la aria secţiunii transversale a brazdelor pe care le taie plugul la o singură trecere, după formula:

abPk =

. (4) Determinând pe k în acest fel, rezultă că acest coeficient depinde de: tipul agregatului masa maşinii şi tractorului, de viteza lui de lucru de umiditatea solului ca şi de mulţi alţi parametri de proces. Mai mult, din investigaţiile făcute, nu se cunoaşte o procedură standardizată pentru determinarea calculul coeficientului de rezistenţă specifică a solului. Din acest motiv un câmp larg de aplicaţie a metodologiei propuse în această lucrare, vizează tocmai standardizarea condiţiilor de determinare a acestui coeficient, eventual a dependenţei lui de diverşi parametri ai procesului de prelucrare a solului şi în plus caracterizarea solului diferitelor zone geografice cu ajutorul dispozitivului de măsurare a forţei de tracţiune specifică unui organ de lucru. În fond, (coeficientul) rezistenţa spcifică la tracţiune a solului este un parametru care trebuie să caracterizeze numai solul şi nu procesul de prelucrare, adică ansamblul în lucru maşină (agregat) – sol. În altă ordine de idei trebuie subliniat că orice probă de laborator va da rezultate eronate, mai mult sau mai puţin, pentru că volumul de sol din laborator va fi constrâns la condiţii artificiale pe frontierele pe care nu acţionează forţa activă. Acest fapt face ca experimentul de laborator să fie

7 Acestea sunt informaţii interesante avînd în vedere că metodologia propusă are caracter parţial experimental, punînd în evidenţă necesitatea preciziei mari a măsurătorilor sau/şi a unui mare număr de experimente, a căror erori să poată fi corectate prin analiză statistică. 8 Termenul de bătătorire a solului se poate asimila cu ceea ce se înţelege în literatura de specialitate actuală prin compactare sau tasare a solului.

21

mult diferit de situaţia in situ (volumul de sol testat în locul lui natural), în care se face experimentul în teren.

Determinarea lăţimii de lucru Este interesantă opinia lui A. V. Krasnicenko (1964) în ceea ce priveşte determinarea lăţimii de lucru a unui plug şi în general a unui organ de lucru al unei maşini agricole destinate prelucrării solului. Relaţia propusă de acesta pentru determinarea lăţimii de lucru a plugului este următoarea:

kaPb Tλ

= (5)

în care b este lăţimea de lucru a plugului, λ este coeficientul de utilizare a forţei de tracţiune la cîrlig a tractorului, cuprins, după A. V. Krasnicenko (1964), între 0.75 şi 0.95, PT este forţa de tracţiune la cîrlig a tractorului, care se determină din caracteristica de tracţiune a tractorului, a este valoarea limită a adâncimii arăturii, care se precizează prin tema de proiectare, k este rezistenţa specifică a solului, care se dă prin tema de proiectare sau se ia după datele experienţelor de dinamometrare. Plecând de la formula (5), se poate ajunge, în ipoteza unui regim de deplasare cu viteză constantă, la estimarea influenţei vitezei de lucru a agregatului asupra lăţimii de lucru a plugului (care se poate extrapola asupra lăţimii de lucru a unui singur organ de lucru). Dacă se presupune că agregatul se deplasează în lucru cu viteza constantă v, iar forţa la cârlig este şi ea conastantă, atunci, notând cu P puterea de tracţiune la cârlig a tractorului, se obţine:

vPPT =

(6) care combinată cu formula (5), conduce la:

kavPb λ=

(7) Prin urmare, concluzia acestei estimări grosiere este aceea că lăţimea de lucru efectivă este invers proporţională cu viteza de deplasare a agregatului, ceea ce vine în contradicţie cu unele determinări experimentale efectuate pe soluri cu umiditate redusă. Dar aceste aspecte vor fi aprofundate mai târziu într-un cadru mai larg teoretic şi experimental. Am dorit în acest paragraf numai să arăt că la nivelul literaturii de specialitate a anilor ’60, se putea obţine o primă informaţie asupra influenţei vitezei de lucru asupra calităţii lucrărilor solului. Evident informaţia obţinută ar determina limitarea vitezelor de deplasare ale agregatelor agricole destinate prelucrării solului, ceea ce ar determina implicit şi scăderea capacităţii de lucru. Pe de altă parte, se arată că lăţimea de lucru a unui organ de lucru se poate mări prin acţionarea asupra anumitor parametri de lucru, ceea ce ar putea conduce la creşterea lăţimii de lucru a maşinilor agricole destinate prelucrării solului. Evident, mergând pe acest fir mai departe apare ideea folosirii plugurilor cu lăţime de lucru variabilă. În plus, dacă, cel puţin pentru anumite tipuri de soluri, creşterea vitezei de lucru implică şi ea creşterea lăţimii de lucru, dar astfel încât parametrii de calitate lucrării solului să se menţină în limitele temei de proiectare, atunci şi viteza de lucru devine un parametru foarte interesant inclusiv din acest punct de vedere. O metodă analitică importantă pentru optimizarea procesului de lucru al maşinilor destinate prelucrării solului, se poate face plecând de la expresia forţei de tracţiune ca funcţie de lăţimea de lucru şi de viteza de lucru, expresie dată în Reducerea consumului de energie prin folosirea raţională a agregatelor agricole (A. Şandru şi colab., 1982).

Măsurări la încercarea maşinilor agricole destinate prelucrării solului Această lucrare va elabora o metodologie de optimizare a parametrilor maşinilor agricole destinate prelucrării solului. Este firesc, prin urmare, să facem o inventariere în domeniul măsurătorilor şi mai general a experimentelor efectuate asupra acestor maşini.

22

Încercarea plugurilor cu cormană şi a maşinilor de afânat solul În cadrul acestui tip de încercări se determină9:

- masa utilajului, cu ajutorul cântarului basculă (0-10000 Kg) sau cântare portabile pentru mase sub 100 kg.;

- masele organelor de lucru, cu balanţa analitică; - zona şi subzona geografică10; - panta terenului; - cultura agricolă anterioară; - lucrarea agricolă anterioară; - umiditatea solului: 7%, pentru terenuri foarte uşoare, 12%, pentru soluri mijlocii, 23%,

pentru soluri foarte grele; - cantitatea de resturi vegetale (maximum 100 kg/ha); - adâncimea de lucru; - lăţimea de lucru; - gradul de acoperire a resturilor vegetale; - gradul de mărunţire a solului11.

Folosind datele obţinute în cadrul încercărilor, se calculează următorii parametrii: Adâncimea medie de lucru:

n

aa

n

ii

m

∑== 1

(8) în care: ai este adâncimea de lucru la proba i, măsurată în cm, iar n este numărul de măsurători efectuate. Abaterea medie pătratică a adâncimii de lucru:

11

2

−

−

±=σ∑=

n

)aa(n

imi

a (9)

indicele de variaţie a adâncimii de lucru, în %:

100⋅σ

=m

aa a

V (10)

Lăţimea medie de lucru:

n

BB

n

ii

m

∑== 1

(11) în care: Bi este lăţimea de lucru la proba i, măsurată în cm, iar n este numărul de măsurători efectuate. Abaterea medie pătratică a lăţimii de lucru:

9 Aparatura folosită şi precizia de măsurare este dată în STAS 12836-90, cap. 2. 10 La această categorie de date pot intra toţi parametrii solului, cum ar fi rezistenţa specifică a solului, densitatea acestuia, compoziţia fizico-chimică şi eventual constantele limită de elasticitate şi plasticitate. 11 Pentru ultimele patru încercări se jalonează un poligon de încercare de lungime minimă 100 m, determinările efectuîndu-se la cel puţin 20 m de capetele poligonului.

23

11

2

−

−

±=σ∑=

n

)BB(n

imi

B (12)

indicele de variaţie a lăţimii de lucru, în %:

100⋅σ

=m

BB B

V (13)

Caracteristicile adâncimii şi lăţimii de lucru se determină din cel puţin 20 de probe. Ca şi în cazul adâncimii de lucru se lucrează cu rulete de 10 şi 50 m şi cu brazdometrul. Pentru determinarea lăţimii de lucru, se procedează prin fixarea la fiecare măsurătoare, la distanţa de 1 m de peretele brazdei în direcţia zonei prelucrate, la intervale de 2 m unul de altul, pe direcţia de înaintare. După trecerea utilajului se măsoară distanţa de la fiecare ţăruş la peretele brazdei, iar lăţimea de lucru se determină prin diferenţa între rezultatele obţinute înainte şi după trecerea utilajului. Încadrarea variaţiei adâncimii şi lăţimii de lucru în limita de maximum 10% prevăzută de SR 13230-94, punctul 2.3.6. Gradul de acoperire a resturilor vegetale (Gv) Se determină prin raportul, exprimat în procente, dintre cantitatea de masă vegetală rămasă pe suprafaţa arăturii şi masa vegetală existentă pe suprafaţa câmpului înainte de trecerea utilajului. Determinările se execută la cel puţin 20 m de capetele poligonului. Înainte şi după arat se recoltează pe diagonalele poligonului experimental un număr de 5 repetiţii prin adunarea în pungi de plastic a tuturor resturilor vegetale care se găsesc pe suprafaţa solului (dacă sunt prinse în sol se taie la nivelul solului). Cele 5 x 2 probe se usucă în aer, se cântăresc cu precizie de 0.1 g şi apoi se calculează valorile medii ale masei vegetale existente pe un metru pătrat al parcelei în cele două situaţii (înainte şi după trecerea agregatului)12. Prin raportarea acestor valori medii la valoarea medie a masei vegetale existente pe un metru pătrat înainte de trecerea plugului, se obţine gradul de acoperire a resturilor vegetale – Gv, cu ajutorul relaţiei:

1001 ⋅

−

=∑=

nG

GG

G

n

i ti

Siti

v (14) în care: GSi este greutatea măsurată a masei vegetale rămase la suprafaţa solului, pe proba luată după trecerea agregatului şi măsurată în g, Gti este greutatea totală măsurată a masei vegetale de la suprafaţa solului, pe proba luată înainte de trecerea agregatului, în g. Cântărirea se face cu balanţa analitică. Se verifică încadrarea gradului de acoperire a resturilor vegetale în limitele prevăzute de SR 13230-94, punctul 2.3.8. Gradul de mărunţire a solului (Gm) Gradul de mărunţire a solului reprezintă proporţia în greutate a fracţiunilor de sol cu mărunţire satisfăcătoare, respectiv cu dimensiunile bulgărilor de maxim 100 mm, raportată la masa totală a probei de sol. Pentru determinarea gradului de mărunţire se delimitează o probă de sol cu dimensiunile de 1 m x 1 m (folosind rama metrică) şi adâncimea egală cu adâncimea de lucru a 12 Modul de recoltare a resturilor vegetale ar trebui precizat mai bine, întrucît resturile vegetale se recoltează de pe o suprafaţă, nu de pe o linie (diagonalele) aşa cum se scrie în Încercarea plugurilor cu cormană şi a maşinilor de afînat solul - Radu I (1997),. În plus trebuie admis că suprafeţele de pe care se face recoltarea înainte de trecerea agregatului nu vor fi cele de pe care se face recoltarea şi după trecerea agregatului, motivul fiind evident. Determinarea suprfeţei de pe care se ia proba ar fi mai simplă cu ajutorul unui pătrat cu latura de 1 m (rama metrică).

24

plugului. Din proba respectivă se separă bulgării cu dimensiuni mai mici de 100 mm de bulgării cu dimensiuni mai mari de 100 mm. Valoarea procentuală a raportului greutăţii fracţiunilor cu dimensiunile mai mici de 100 mm, la masa totală a probei reprezintă gradul de mărunţire a solului, calculată cu ajutorul relaţiei:

1001 ⋅=∑=

nMM

G

n

i ti

ci

ms (15) în care : Mci este greutatea măsurată a bulgărilor de sol cu dimensiunea maximă convenţională mai mici de 100 mm din proba de sol luată, în Kg, iar Mti este greutatea întregii probe de sol, în Kg. Cântăririle se fac pe un cântar cu eroarea maximă admisibilă de 1%. Pentru separarea fracţiunilor de sol se va folosi un set de site cu orificii rotunde având diametrul orificiilor de 100 (80), 50 şi 20 (eventual şi 10) mm. În caz de necesitate, se vor executa determinări ale componentelor fracţionale de sol pe intervale cu următoarele limite:

1) ∅>100 mm; 2) 50 mm<∅<100 mm; 3) 20 mm<∅<50 mm; 4) 10 mm<∅<20 mm; 5) ∅<10 mm.

Se verifică încadrarea gradului de mărunţire în limitele prevăzute de SR 13230-94, punctul 2.3.7. Determinarea vitezei de lucru (Km/h) Viteza de lucru se determină în 3 repetiţii prin cronometrarea timpului necesar parcurgerii lungimii poligonului de probe şi raportarea parcursului la timp (conform cu PSpl-01.00.33, pct. 5.2.2, folosind pentru măsurare ruleta, cronometrul şi jaloanele). Determinarea consumului de combustibil Consumul de combustibil se determină de asemenea în 3 repetiţii prin măsurarea timpului în care sursa energetică consumă o anumită cantitate de combustibil la parcurgerea lungimii poligonului de probe şi raportarea cantităţii de combustibil consumat la timp (conform PSpl-01.00.33, pct. 5.2.6), folosind pentru măsurare un aparat de consum de combustibil, ruleta, cronometrul şi jaloanele. Determinarea forţei de tracţiune Se determină forţa de tracţiune în conformitate cu PSpl-01.00.33, pct. 5.2.3, folosind pentru măsurare dinamometrul, ruleta şi jaloanele. Determinarea indicilor de exploatare Determinarea indicilor de exploatare se face în conformitate cu prevederile cuprinse în procedura generală de determinare a indicilor de exploatare PGI-01.12. La început se vor determina condiţiile de încercare. Parcelele pe care se vor efectua experimentările vor fi plane13. Acoperirea terenului va fi mirişte de cereale păioase sau porumbişte. Încercările se vor efectua pe tipurile de sol prevăzute în documentaţia tehnică a utilajului. Plugurile cu cormană trebuie să reziste un timp de minim 200 ore în regim normal de lucru. Determinarea capacităţii de lucru orară Capacitatea de lucru orară se determină în conformitate cu PGI – 01.12, pct. 5.2.3, pe baza cronometrărilor folosind cronometrul, compasul, ruleta şi brazdometrul. Determinarea indicilor de fiabilitate Determinarea indicilor de fiabilitate se execută în conformitate cu prevederile cuprinse în procedura generală de determinare a indicilor de fiabilitate PGI-01.17.

13 Cerinţa vine într-o oarecare contradicţie cu cerinţa măsurării pantei terenului, dar nu este un prag de netrecut în stabilirea condiţiilor de încercare.

25

Observaţie: Este interesant de semnalat că procedura nu conţine verificarea echilibrului plugului în procesul de lucru. Mai precis, mă refer la următoarele criterii de liniaritate a mişcării agregatelor, criterii care se găsesc în Manualul constructorului de MAŞINI AGRICOLE (A. V. Krasnicenko, 1964):

1. Pentru ca mişcarea tractorului pe şenile să fie rectilinie trebuie ca , în plan orizontal, linia de tracţiune să se afle în planul de simetrie al tractorului.

2. Caracterul rectiliniu al mişcării tractorului cu roţi, care nu are dispozitiv pentru blocarea diferenţialului, se va menţine dacă direcţia de tracţiune se va menţine în planul vertical dus prin mijlocul dreptei care uneşte punctele de contact ale roţilor motoare ale tractorului cu solul.

Într-un context mai larg, în rândul probelor de laborator ar trebui incluse şi testele bazate pe cele două criterii enunţate mai sus şi deasemenea, determinarea centrelor de masă şi celorlalte caracteristici inerţiale ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului. Aprecierea calităţii arăturii trebuie să pornească de la consideraţiile agrotehnice şi de la indicii fizico-mecanici ai solului. De obicei, aprecierea plugului din punct de vedere al utilizării acestuia în condiţii de exploatare se face pe baza datelor privind rezistenţa la tracţiune14 a lui în funcţie de adâncimea şi viteza de lucru. Acestea sunt principalele caracteristici ale încercărilor, restul: calitatea fabricaţiei plugului, calitatea deservirii în timpul lucrului, întreţinere şi reparaţii fiind factori secundari. Indicii cei mai importanţi care servesc pentru aprecierea plugului sunt aceia care caracterizează posibilitatea stratului de sol de a acumula şi a păstra umiditatea, gradul de afânare şi asigurarea condiţiilor optime pentru dezvoltarea activităţii microbiologice care favorizează acumularea de substanţe hrănitoare în sol. Din punct de vedere agrotehnic, structura optimă a solului lucrat este structura glomerulară, caracterizată printr-un conţinut minim de particule pulverulente. Analiza calităţii lucrării se face cu site (după M. N. Letoşnev (1959), cu orificiile de dimensiuni 20, 15, 10, 5 şi 0.25 mm) ca şi în procedurile INMA. Rezistenţa la tracţiune a plugului se determină, după recomandările lui M. N. Letoşnev (1959), cu ajutorul dinamografului montat între plug şi tractor. În procedurile moderne se face apel la rama tensometrică. Dinamografele pot fi de tracţiune cu arc sau hidraulice. Pentru determinarea precisă a vitezei agregatului, M. N. Letoşnev (1959) recomandă lungimi de parcurs de 30 m. Aceeaşi lungime se foloseşte şi pentru celelalte determinări. Din experienţa de testare a autorilor Maşini agricole (M. N. Letoşnev, 1959), s-a observat că: o creştere vitezei de lucru a plugului conduce la micşorarea gradului de “îmbulgărire” a arăturii (cantitatea de fracţiuni a căror dimensiuni sunt mai mari de 10 sau 20 mm, adică, gradul de mărunţire este mai mic), iar în cazul cormanelor elicoidale, la mărirea gradului de pulverizare. Evoluţia umidităţii solului începând din momentul prelucrării, în timp, este o caracteristică ce poate alege între diverse pluguri. Din experienţele lui Cijevski, se constată că scăderea umidităţii în teren la adâncimea de 10 – 20 cm şi apoi creşterea acesteia este cea mai favorabilă în cazul cormenelor culturale şi apoi în cazul celor elicoidale (în teren înţelenit). Este menţionat şi parametrul caracteristic: gradul de îngropare a resturilor vegetale. Pentru a putea compara datele încercărilor efectuate în condiţii (terenuri, umidităţi, etc.) diferite, Pigulevski a stabilit condiţii de testare în cadrul cărora rezultatele obţinute se pot compara. Se ţine seama în primul rând de umiditatea solului. Pragurile de umiditate ale lui Pigulevski sunt: pentru cernoziom: 7.2%, iar pentru sol nisipo-lutos 2.3%.

14 Se poate sesiza încă o dată că rezistenţa specifică la tracţiune este privită în această lucrare ca şi în majoritatea literaturii de specialitate ca depinzînd de plug; aceasta se calculează în procesul de încercare (ceea ce se face şi în încercările actuale recomandate de INMA) şi nu este o caracteristică a solului independentă de plug prin intermediul acelui coeficient de rezistenţă specifică, a cărui valoare odată cunoscută ar putea permite calculul aproximativ al rezistenţei la tracţiune, iar la încercări s-ar face numai verificarea acesteia.

26

Încercarea frezelor La încercarea frezelor se introduce şi o categorie de încercări de laborator, care se execută înainte de trecerea la faza de încercare în teren. Determinarea parametrilor constructivi Se face conform STAS-13042/1-91, cap. 3, pct. 3.1. Se folosesc următoarele instrumente: rulete, şublere, fir cu plumb, rigle gradate, clinometru. Determinarea masei utilajului Se procedează ca la 1.6.1, cu cântărirea conform STAS-13042/1-91, cap. 3, pct. 3.3. Determinarea maselor organelor de lucru Se determină masele organelor de lucru supuse unui regim foarte intens de uzură (în special cuţitele). Determinarea se face ca la 1.6.1 În condiţii de încercare în câmp, se stabilesc:

- zona şi subzona geografică (locul încercărilor), conform STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.1;

- panta terenului conform STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.5; - lucrarea agricolă anterioară în conformitate cu STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.6;

Aparatura folosită şi precizia de măsurare este dată în STAS 12863-90, cap. 2. Cerinţele agrotehnice trebuie realizate în soluri cu umiditate corespunzătoare stării de maturare fizică (50…75% din capacitatea de apă pentru câmp). Determinarea indicilor calitativi de lucru:

- adâncimea de lucru; - lăţimea de lucru; - gradul de distrugere a resturilor vegetale; - gradul de mărunţire a solului; - gradul de nivelare; - gradul de afînare a solului;

Pentru aceste determinări se jalonează un poligon de încercare lung de cel puţin 100 m, iar determinările se execută la cel puţin 20 m de capetele poligonului. Determinarea adâncimii de lucru Se face cu ajutorul brazdometrului, în minimum 20 de puncte, la interval de 2 m între punctele de măsurare. Pe baza acestor măsurători se calculează adâncimea medie de lucru cu formula (8), abaterea medie pătratică a adâncimii de lucru cu formula (9) şi indicele de variaţie a adâncimii de lucru, cu formula (10). Determinarea lăţimii de lucru Se determină în cel puţin 20 de locuri (aceleaşi ca la adâncimea de lucru), modul de lucru fiind similar cu cel descris în (10). Se determină lăţimea medie de lucru, cu formula (11), abaterea medie pătratică a lăţimii de lucru, după formula (12) şi indicele de variaţie a lăţimii de lucru, după formula (13). Gradul de distrugere a resturilor vegetale Se determină prin raportul, exprimat în procente, dintre cantitatea de masă vegetală rămasă (nedistrusă) pe suprafaţa solului şi masa vegetală existentă pe suprafaţa solului înainte de trecerea utilajului. Se calculează gradul de acoperire a resurilor vegetale după formula (14). Determinarea gradului de mărunţire a solului Se determină gradul de mărunţire a solului, cu formula (15). Determinarea gradului de nivelare

27

Se determină cu ajutorul unui profilograf sau prin determinarea coordonatelor diferitelor puncte faţă de un sistem de referinţă dat de o riglă aşezată deasupra câmpului cu ţăruşi. Rigla se orizontalizează cu ajutorul unei nivele şi se orientează perpendicular pe direcţia de înaintare. Se efectuează măsurări înainte şi după trecerea maşinii pentru distanţele dintre rigla şi nivelul solului la intervale de 5 cm sau 10 cm. Pentru profilarea fundului brazdei se curăţă solul afânat pe distanţă pe care este aşezată rigla, făcându-se tranşee cu lăţimea de aproximativ 40 cm şi egală cu lungimea riglei (una sau mai multe lăţimi de lucru ale maşinii). Solul afânat se înlătură cu multă grijă, urmărindu-se a nu se deteriora eventualele denivelări ale fundului brazdei. Se execută câte două profile pentru fiecare repetare. Rezultatele obţinute se folosesc pentru a reprezenta grafic profilul brazdei. Determinarea gradului de nivelare, Gn, se face cu ajutorul formulei de calcul :

[%],nD

DD

G

n

i i

fi

n 1001 ⋅

−

=∑=

(16) în care: Di este denivelarea medie iniţială, în centimetri, Df este denivelarea medie finală, în centimetri, iar n este numărul de măsurări. Prin calcul se determină denivelarea medie iniţială şi finală cu ajutorul relaţiei:

,n

)a(D

n

ii

f,i

∑== 1

(17) în care: ai este abaterea diferitelor puncte ale profilului faţă de nivelul mediu al suprafeţei solului, în centimetri, iar n este numărul de măsurări. Gradul de nivelare a solului, în conformitate cu SR 13228-94, pct. 2.3, trebuie să fie de minimum 30%. Determinarea gradului de afînare a solului Determinarea gradului de afînare Gas se face folosind rezultatele obţinute prin metoda profilării, cu ajutorul relaţiei:

[%],nh

hh

G

n

i i

ii

as 1001 1

21

⋅

−

=∑=

(18) în care: h1i este ordonata într-un anumit punct de pe riglă la suprafaţa solului înainte de trecerea maşinii, în centimetri, iar h2i este ordonata aceluiaşi punct de pe riglă la suprafaţa solului, după trecerea maşinii, tot în centimetri. Gradul de afînare, în conformitate cu SR 13228-94, pct. 2.3, trebuie să fie de minimum 25%. Determinarea vitezei de deplasare (km/h) Se face după aceleaşi indicaţii ca în procedura descrisă la 1.6.1 Determinarea consumului de combustibil Se face în mod similar cu procedeul folosit la 1.6.1.dar după PSpl-01.00.33,pct. 5.2.2.4, folosind pentru măsurare, aparat de consum combustibil, cronometru, ruleta şi jaloane. Determinarea forţei de tracţiune Forţa de tracţiune necesară pentru tractarea utilajului se determină în conformitate cu PSpl-01.00.33, pct. 5.2.2.2, folosind pentru măsurare dinamometrul, ruleta şi jaloanele. Determinarea indicilor de exploatare Determinarea indicilor de exploatare se execută în conformitate cu prevederile cuprinse în procedura generală de determinare a indicilor de exploatare PGI-01.12. Se determină: capacitatea de lucru orară şi consumul de combustibil pe unitatea de suprafaţă prelucrată.

28

Încercările se vor executa pe categoriile de sol prevăzute în documentaţia tehnică de însoţire a utilajului. Aparatura folosită este: cronometrul, compasul, ruleta, brazdometrul. Determinarea capacităţii de lucru orară Se face în conformitate cu PGI.01.12, pct. 5.2.5, folosind cronometrul, compasul, ruleta şi brazdometrul. Determinarea consumului de combustibil pe unitatea de suprafaţă prelucrată Se execută conform PGI-01.12, pct. 5.2.6, folosind aparatul de măsurare a nivelului combustibilului, compasul, ruleta, brazdometrul şi jaloanele.

Încercarea grapelor cu discuri Pentru grapele cu discuri, sunt prevăzute ca şi la freze o serie de determinări de laborator15, executate înainte de trecerea efectivă la faza de încercare. Mijloacele de măsurare şi elementele folosite pentru aceste determinări sunt: rulete, şublere, fir cu plumb, rigla gradată, clinometru. Determinarea masei utilajului Se face conform STAS 13042/1-91, pct. 3.3, similar cu 1.6.1 sau 1.6.2. Determinarea maselor organelor de lucru Se determină masele organelor de lucru supuse unui regim de uzură foarte intensă16 (discuri, răzuitori, etc.) şi se inscripţionează corespunzător prin poansonare sau alt procedeu. Încercările în condiţii de câmp se execută în scopul stabilirii principalilor indici calitativi de lucru, energetici şi de exploatare. Se determină:

- zona şi subzona geografică (locul încercărilor), conform STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.1;

- panta terenului conform STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.5; - lucrarea agricolă anterioară în conformitate cu STAS 12863-90, cap. 3, pct. 3.1.6;

Aparatura folosită şi precizia de măsurare este dată în STAS 12863-90, cap. 2. Conform cu cerinţele agrotehnice, SR 13229-94, încercările trebuie realizate în soluri corespunzătoare stării de maturare fizică (50% … 75% din capacitatea de apă pentru câmp). Indicii calitativi de lucru care se determină sunt: adâncimea de lucru, lăţimea de lucru, gradul de distrugere a resturilor vegetale, gradul de mărunţire a solului. Se procedează la poligonare şi jalonare ca în 1.6.1 sau 1.6.2. Determinarea adâncimii de lucru Se determină prin măsurare cu brazdometrul a distanţei dintre suprafaţa câmpului şi fundul brazdei lăsat de utilaj, în minimum 20 de puncte, la interval de 2 m între punctele de măsurare. În baza determinărilor efectuate, se calculează adâncimea medie de lucru, după formula (8), abaterea medie pătratică, după formula (9) şi indicele de variaţie a adâncimii de lucru, după formula (10). Se verifică încadrarea adâncimii în limită de minimum 80% prevăzută de SR13229-94, pct. 2.3. Determinarea lăţimii de lucru

15 Se trec în revistă şi acest tip de teste pentru că organele de lucru care pot fi supuse procedeului de optimizare sau îmbunătăţire pot fi deasemenea supuse unui test de laborator asemănător cu cele prevăzute în procedurile de încercare ale maşinilor agricole. Chiar agregatul întreg poate face obiectul unei astfel de verificări, o serie de caracteristici ale dispozitivului principal de experimentare trebuind să fie verificate la începutul fiecărei experienţe sau categorii de experienţe. 16 Plecînd de la aceste determinări de laborator, se găseşte o altă direcţie de aplicare a metodologiei propuse în cadrul acestei lucrări: studiul uzurii componentelor active ale maşinilor agricole destinate prelucrării solului în vederea ameliorării acestuia şi prelungirii duratei de viaţă activă a acestor componente. Problema prezintă o importanţă deosebită atît din punct de vedere economic cît şi ecologic.

29

Lăţimea de lucru se determină în cel puţin 20 de locuri (aceleaşi cu cele în care se determină şi adâncimea de lucru). La fiecare măsurătoare, la distanţa de 1 m de peretele brazdei în direcţia zonei prelucrate se fixează ţăruşi la intervale de 2 m unul de altul, pe direcţia de înaintare. După trecerea utilajului se măsoară distanţa de la fiecare ţăruş la peretele brazdei17, iar lăţimea de lucru se determină prin diferenţa între rezultatele obţinute înainte şi după trecerea utilajului. Pe baza acestor măsurători se calculează: lăţimea medie de lucru, după formula (11), abaterea medie pătratică a lăţimii de lucru, după formula (12) şi indicele de variaţie a lăţimii de lucru, după formula (13). Determinarea gradului de distrugere a resturilor vegetale Se determină ca la încercările descrise 1.6.1. Gradul de distrugere Gv, se calculează cu formula (14). Gradul de distrugere a resturilor vegetale în mirişte şi în porumbişte trebuie să fie de minimum 95%, în conformitate cu SR 13229-94, pct. 2.3. Determinarea gradului de mărunţire a solului Gradul de mărunţire a solului se determină ca în procedeul descris în 1.6.1, formula de calcul fiind (15). Gradul de mărunţire al solului, conform SR 13229-94, pct. 2.3, trebuie să fie de:

- minimum 65% bulgări cu diametrul generalizat sub 5 cm, pentru grape uşoare şi mijlocii - minimum 75% bulgări cu diametrul generalizat sub 10 cm, pentru grape grele şi foarte

grele. Determinarea vitezei de deplasare, consumului de combustibil, forţei de tracţiune, indicilor de exploatare, capacităţii de lucru orare şi consumului de combustibil specific unităţii de suprafaţă lucrată, se face ca la procedura descrisă în paragraful 1.6.1.

Încercarea combinatoarelor Ca şi în cazul încercărilor descrise 1.6.2 şi 1.6.3 se execută determinări de laborator, în cadrul cărora se verifică parametrii constructivi: lungime lăţime, înălţime (conform STAS – 13042/1-91; cap. 3;pct. 3.1). Mijloacele de măsurare şi elementele folosite pentru aceste determinări sunt: rulete, şublere, firul cu plumb, rigla gradată, clinometrul. Aceste verificări18 vizează în special respectarea de către obiectul fizic supus încercării, a documentaţiei tehnice însoţitoare. În cadrul aceloraşi determinări de laborator se înscriu: Determinarea masei utilajului se face ca la procedeele 1.6.1 - 1.6.3. Determinarea maselor organelor de lucru se face pentru organele de lucru supuse unui regim de uzură foarte intensă (discuri, răzuitori), 1.6.3. Încercările în condiţii de câmp se desfăşoară după aceleaşi criterii ca la 1.6.2, efectuându-se următoarele probe: Determinarea adâncimii de lucru se face ca în 1.6.1, calculându-se: adâncimea medie de lucru, după formula (8), abaterea medie pătratică a adâncimii de lucru, după formula (9), indicele de variaţie a adâncimii de lucru, după formula (10). Determinarea lăţimii de lucru se face ca în 1.6.1, calculându-se: lăţimea medie de lucru, după formula (11), abaterea medie pătratică a lăţimii de lucru, după formula (12), indicele de variaţie a lăţimii de lucru, după formula (13).

17 Această procedură sugerează ideea folosirii profilului brazdei în scopul optimizării regimului de lucru al maşinilor agricole destinate prelucrării solului. Se poate calcula volumul mediu de sol prelucrat şi un anumit “grad” de uniformitate a formei profilului brazdei, parametrii care depind intim de parametrii procesului de prelucrare a solului (parametrii de stare ai solului sau parametrii cinematici ai procesului). 18 Acest tip de verificări de laborator se vor face şi în cadrul metodologiei pe care o propunem, ele vizînd, în acest caz, caracteristicile geometrice şi fizice ale organului supus procesului de optimizare sau îmbunătăţire (fie a caracteristicilor generale ale procesului de lucru al acestuia), dar şi caracteristicile standard ale dispozitivului folosit pentru măsurătorile propuse, incluzînd etalonările mărcilor tensometrice, prin aplicarea unor forţe cunoscute.

30

Determinarea gradului de distrugere a resturilor vegetale se face ca în 1.6.2, calculându-se după formula (14). Determinarea gradului de mărunţire a solului se face ca în 1.6.1 şi se calculează cu ajutorul formulei (15). Determinarea vitezei de deplasare, consumului de combustibil, forţei de tracţiune, capacităţii de lucru orare, consumului de combustibil pe unitatea de suprafaţă prelucrată, se fac ca în 1.6.1

Determinarea indicilor energetici ai agregatelor Procedura descrisă în acest paragraf are ca obiect reglementarea unitară a modului de determinare a indicilor energetici ai agregatelor agricole compuse dintr-un tractor care este sursa energetică şi o maşină agricolă consumatoare de energie. Scopul selecţiilor făcute din această procedură este preluarea celor mai moderne procedee de experimentare în cadrul metodologiei pe care o elaborăm. Condiţiile de determinare se vor conforma cu STAS 12836/90: “Tractoare şi maşini agricole. Metode pentru determinarea condiţiilor la încercările în câmp”. Principalele condiţii în care se desfăşoară încercările se referă la:

- tipul solului şi categoria de încadrare după rezistenţa convenţională a solului19; - cultura agricolă anterioară; - umiditatea solului; - temperatura mediului ambiant.

Temperatura mediului ambiant trebuie să se încadreze între 10o şi 40oC. Umiditatea solului se determină şi funcţie de adâncimea de lucru. Determinarea vitezei de lucru Se măsoară cu ruleta pe ternul de probe un spaţiu liniar (s) şi se marchează cu câte 2 jaloane începutul şi sfârşitul spaţiului (s) de probe. La intrarea în regim de lucru a agregatului în spaţiul de probe, se porneşte cronometrul, iar la ieşirea din spaţiul de probe se opreşte cronometrul şi se citeşte timpul (t) de parcurgere a spaţiului (s). Se fac minimum 3 determinări pe baza cărora se calculează media aritmetică a timpilor înregistraţi. Viteza de deplasare20 (v) se va calcula după formula:

ts.v ⋅= 63

, în Km/h (19) Determinarea forţei de tractiune Forţa de tracţiune se determină pentru maşinile agricole tractate sau purtate, cuplate la sistemul de tracţiune, respectiv de suspendare în trei puncte, al tractorului laborator. Determinarea forţei de tracţiune se face cu ajutorul dinamografului montat pe tractorul laborator. Încercarea se face pe un spaţiu (s) definit şi marcat ca la procedura de determinare a vitezei de deplasare. Aparatul de înregistrare a forţei se porneşte la intrarea în spaţiul (s) şi se opreşte la părăsirea aceluiaşi spaţiu, conform semnalelor primite de la operatorul de încercare. Semnalizarea se bazează pe suprapunerea jaloanelor care marchează limitele spaţiului de încercare peste anumite repere ale

19 În acest punct se poate afirma încă una dintre aplicaţiile importante ale metodologiei pe care o elaborăm în această lucrare. Deoarece în stadiul actual nu există o metodologie precisă de determinare a rezistenţei solului, definirea acesteia, măsurată cu dispozitivul pentru măsurarea rezistenţei la tracţiune echipat cu un organ de lucru standardizat, este unul dintre obiectivele principale ale acestei lucrări. Determinarea rezistenţei va ţine seama de diverşi factori care o influenţează: umiditatea, viteza de lucru, calitatea suprafeţei organelor de lucru, etc. 20 Este o viteză medie de deplasare, deoarece variaţii ale vitezei de deplasare pot avea loc, fie şi doar pentru faptul că solul nu este omoge. Altfel, viteza constantă care se presupune în cadrul majorităţii proceselor de prelucrare ale solului, este o ipoteză, iar înregistrarea continuă a acesteia poate da informaţii asupra variaţiilor ei faţă de medie şi asupra cauzelor acestor variaţii, estimîndu-se totodată efectele acestor variaţii asupra calităţii lucrării şi uzurii tractoarelor.

31

tractorului sau ale utilajului. Se fac minimum trei astfel de determinări şi se face media aritmetică a acestora, pentru fiecare condiţie de lucru, separat. Aparatura folosită este: dinamograful, cronometrul şi ruleta. Determinarea puterii consumate În funcţie de tipul constructiv şi de modul de acţionare a maşinii agricole din agregat, se fac următoarele determinări ale puterii consumate de maşinile agricole: Puterea de tracţiune (Ptr) Se calculează pe baza vitezei de deplasare antedeterminate (v) a agregatului şi a forţei de tracţiune (Ftr), de asemenea antedeterminată, cu ajutorul următoarei relaţii de calcul:

270vFP tr

tr⋅

=, în CP, (20)

Puterea consumată la priza de putere (Ppp) În cazul acţionării maşinilor agricole din agregat la priza de putere, pentru transmiterea puterii şi înregistrarea cuplului, se foloseşte un arbore cardanic tensometric conectat la aparatura elecronică a autolaboratorului, determinările de la acest punct făcându-se de către LISA. Pe spaţiul (s) descris la determinarea vitezei de deplasare, se efectuează un parcurs cu agregatul în lucru, arborele cardanic tensometric fiind cuplat la autolaboratorul LISA, echipat cu aparatura de măsurare şi înregistrare a valorii cuplului rezistent (Mp). Autolaboratorul şi agregatul în lucru se deplasează pe spaţiul de probă, măsurarea efectuându-se între limitele acestuia. Valoarea cuplului rezistent al arborelui cardanic tensometric este înregistrată pe aparatura autolaboratorului, valorile fiind urmărite pe timpul probei de operatorul electronist. Proba se efectuează la turaţia nominală a motorului tractorului pentru care turaţia la priza de putere (np) are valorea standard prevăzută în cartea tehnică a tractorului. Puterea consumată la priza de putere este calculată după următoarea formulă:

2716.nM

P pppp

⋅=

, în daNm, (21)

Determinarea gradului de utilizare a puterii motorului tractorului

Determinarea gradului de utilizare a puterii motorului tractorului de către maşina agricolă din agregat se face de către responsabilul de încercare prin calcul pe baza puterii maxime totale consumate (Pmax) şi puterii nominale a tractorului (Pm) unde:

pptrmax PPP += (22) Gradul de utilizare a puterii motorului tractorului (i) se calculează în procente, după formula:

100⋅=m

maxP

Pi, în %. (23)

Determinarea consumului de combustibil Se face folosind aparatul de măsură a consumului de combustibil, pe acelaşi parcurs liniar (s), stabilit la determinarea vitezei de lucru. Se înregistrează cantitatea de combustibil consumat (∆C) şi timpul de parcurs (t). Se foloseşte următoarea aparatură: aparatul pentru determinarea consumului de combustibil, cronometrul şi ruleta. Consumul orar de combustibil (C ) se calculează după relaţia:

tC.C ∆⋅= 63

, în Kg/h, (24) în care: ∆C este cantitatea de combustibil consumată pe parcursul probei, în g:

ρ⋅=∆ VC , (25)

32

unde: V este volumul de combustibil înregistrat de aparatul de determinare a consumului de combustibil, în cm3, ρ este densitatea de masă a combustibilului în g/cm3, iar t este timpul probei, în s. Consumul specific de combustibil (c) este calculat folosind consumul orar (C) şi a puterii de tracţiune (Ptr) anterior determinate, cu relaţia:

1000⋅=trP

Cc, in g/CPh. (26)

Determinarea patinării roţilor motrice Se face conform STAS 6760/89 pct. 2.1.9.1.10. Aparatura folosită este : ruleta, cronometrul, traductori şi contori înregistratori montaţi pe roţile tractorului. Se notează numărul de ture înregistrat la contori.

Aplicatii ale metodelor numerice la estimarea influentei unor parametri asupra plastificării solului supus procesului de prelucrare efectuat de organele de lucru ale masinilor agricole destinate acestui scop Acest capitol încearcă să obţină o imagine intuitivă a propagării stării de tensiune şi implicit a celei de plastificare în sol, folosind metoda elementelor finite. Pentru aceasta se va folosi programul de analiză structurală COSMOS/M 1.65 ontribution to the calculaţion formula of traction resistance of the plough by modelling the soil as a visco-elasto-plastic solid, Gângu V şi colab 1998, Dicţionar de mecanică, C. Iacob şi colab., 1980), program folosit şi pentru verificarea şi optimizarea variantelor (funcţie de sarcina avută în vedere şi de sensibilitatea mărcilor tensometrice) structurii dispozitivului de măsurare a forţei de tracţiune specifică unui organ de lucru. Modelul de start este unul pur elastic, în această fază, întrucît nu avem suficiente date experimentale pentru a considera o curbă de încărcare elasto-plastică neliniară pentru solurile în care urmează să se efectueze experimentele (de altfel nici pentru alte soluri cu proprietăţi apropiate). Pentru moment partea plastică a deformării o putem neglija, dacă urmărim să obţinem dependenţa dimensiunilor focarului de plastificare funcţie de constantele mecanice ale solului: E, G şi ν.

Figura 14.Geometria şi încărcarea modelului solului acţionat de un organ de lucru de tip daltă

Modelul (geometria şi încărcarea) solului supus acţiunii unui organ de lucru de tip daltă apare în figura 1. Rezemarea s-a făcut pe toate feţele exterioare ale corpului, mai puţin pe suprafaţa care modelează dalta, suprafaţă pe care acţionează o presiune rezultată prin împărţirea forţei de 2000 N

33

la măsura suprafaţei organului de lucru, 0.06 x 0.2 m2. Pentru rezemare s-a folosit condiţia de anulare a tuturor celor trei grade de libertate de translaţie, rotaţiile nefiind anulate21. În mod natural extensia volumului de sol ar trebui să fie extrem de mare, de ordinul suprafeţei agricole totale, sau poate chiar infinită. Totuşi în acest calcul ne-am mărginit la un volum de sol cu dimensiunile de 0.6 x 0.6 x 0.6 m3, pentru că dincolo de acesta efectul organului de lucru în acţiune se poate considera nul, cel puţin pentru pământurile cu umiditate optimă la epoca prelucrării, avute în vedere. Binenţeles că pentru pământuri mai tari (mai rigide sau mai fragile, s-ar putea să fie necesară considerarea unui volum de sol cu dimensiuni mai mari). Deocamdată pentru scopul propus - o primă imagine a influenţei coeficienţilor care caracterizează materialul asupra dezvoltării stării de tensiune în solid - ipoteza este cel puţin rezonabilă, rămânând, eventual, să fie verificată experimental. O primă imagine a stării de tensiune în volumul de material, în suprafaţa pe care acţionează organul de lucru, se dă în figura 15. În această figură apar hărţile distribuţiei stării de deplasare relativă rezultantă şi stării de tensiune echivalentă (Von Mises), în acelaşi volum solid.

Figura 15. Harta color a distribuţiei spaţiale a stării de deplasare relativă rezultantă în sol (stînga) şi a distribuţiei tensiunii echivalente (Von Mises)-

dreapta în acelaşi volum de sol analizat

În figura 16 apare harta distribuţiei stării de tensiune în volumul care are ca bază faţa pe care acţionează organul de lucru, el fiind un paralelipiped având această bază, paralelipiped extins pe toată lungimea volumului de sol considerată. Lungimea volumului de sol este orientată în lungul axei Oz, organul de lucru fiind aşezat în planul xOy, centrat în originea acestuia şi având dimensiunea mare orientată în lungul axei Oy. Acest volum va mai fi numit “pişcotul central” al volumului de sol considerat. Se poate observa o distribuţie simetrică a tensiunii pe această suprafaţă şi dacă se cunoaşte limita de plasticitate a materialului, acceptându-se, în plus un criteriu de

21Sigur că la aceste condiţii de rezemare este loc de încă multe discuţii, iar un alt tip de rezemare poate depinde de tipul de sol, de umiditate, precum şi de o altă viziune asupra fenomenului.

34

plastificare bazat pe o teorie de rezistenţă de tip Von Mises, atunci se poate observa zona plastificată din material, situată în jurul organului de lucru, până la frontiera a când tensiunea echivalentă devine mai mică decât tensiunea echivalentă limită de curgere (plastificare).

Figura 16. Starea de tensiune echivalentă în “pişcotul central” de sol cu faţa de cea mai mică măsură acţionată de organul de lucru.

În figura 17 se dă o imagine a stării de tensiune echivalentă în elemente de volum vecine “pişcotului central” de sol, acesta fiind scos din imagine, pentru a putea fi vizibilă starea de tensiune pe frontierele elementelor de sol desenate.

Figura 17. Starea de tensiune echivalentă în vecinătatea “pişcotului central”

35

Dependenţa stării de tensiune de constantele de material s-a studiat ţinând seama de relaţia dintre constantele care caracterizează un material elastic:

( )GE

=+2 1 ν

(1)

Rezultatele obţinute în figurile 18 şi 19 au la bază un material cu E = 10000000 N/m2, coeficientul lui Poisson, ν, variind între 0 şi 0.5. Se observă că diferenţele majore între valorile tensiunii se află la capetele intervalului căruia îi aparţine coeficientul lui Poisson, în timp ce pe o mare parte a intervalului aceastea aproape coincizând. Evident tensiunea scade cu distanţa de la organul de lucru, neliniar. Pentru a observa influenţa modulului de elasticitate longitudinală, E în proces a fost modificat acest parametru al materialului şi au fost rulate din nou programele de analiză structurală pentru diverse valori ale coeficientului lui Poisson. Valorile tensiunii echivalente nu au suferit modificări faţă de valoarile înregistrate în primul caz, astfel că se poate trage concluzia că modulul de elasticitate longitudinală nu influenţează procesul. În schimb, coeficientul de contracţie transversală (coeficientul lui Poisson), influenţează decisiv procesul de comprimare a materialului. Această concluzie confirmă concluzia obţinută pe cale analitică. Evident aceste concluzii sunt trase în urma unui studiu liniar elastic şi pot caracteriza exact numai faza de început (pentru pământurile moi foarte puţin timp, poate mai mult pentru solurile tari şi fragile, care în general sunt caracterizate de umiditate redusă), dar în studiile din fazele următoare ale lucrării, paralel cu dezvoltarea tehnicii experimentale, modelul acesta va fi dezvoltat, mai întâi la un model neliniar elasto-plastic.

Figura 18. Distribuţia tensiunii echivalente pe fibra centrală a pişcotului central funcţie de distanţa de la organul de lucru măsurată pe lungimea volumului de sol, pentru câteva valori ale

coeficientului lui Poisson, ν

36

Figura 19. Reprezentări ale dependenţei tensiunii echivalente pe fibra centrală a feţei laterale mari a “pişcotului central” de sol, de distanţa la organul de lucru măsurată pe lungimea

volumului de sol şi de valoarea coeficientului lui Poisson

Încercări de deformare ale solurilor argiloase umede

În articolele Optimisation of the incidence angle of chisel blae –type working devices by numeric experiments on the plane plate movement in high viscosity fluid flow in translation movement - Cârdei P. Şi colab (1998) şi Încercarea plugurilor cu cormană şi a maşinilor de afânat solul - Radu I. (1997) se prezintă mai multe caracteristici ale solurilor argiloase umede şi experienţe de laborator făcute în acest scop. Ceea ce interesează în mod deosebit lucrarea noastră, din această lucrare sunt metodele de măsurare şi experimentare folosite de autori, chiar dacă acestea sunt pentru laborator, existând totuşi posibilitatea extinderii sau preluării unor elemente la experimentările in situ (în teren sau în câmp, în limbajul specialiştilor în mecanizarea agriculturii). Testele de compresiune uniaxială, cu materialul nelimitat pe celelalte direcţii şi de tăiere directă se fac în scopul determinării comportamentului solurilor de tip argilos, umede, în condiţii cuasistatice. Se măsoară forţa aplicată şi deformaţiile volumului de sol supus testului, urmărindu-se determinarea relaţiei forţă-deplasare, folosind şi o reţea rectangulară trasată pe feţele libere ale epruvetei de sol testate. În testele de compresiune şi tăiere directă, solul este supus tăierii cu deformare pronunţată (intră în categoria deformărilor mari22). În testele de întindere, probele de sol se sparg după fisuri perpendiculare pe liniile de tesnsiune. În testele de compresiune şi testele de întindere, neuniformitatea deformaţiei nu a fost semnificativă la legea efortului mediu dar au devenit mari atunci când testul s-a apropiat de final. În urma acestor teste au fost elaborate patru familii de curbe experimentale tensiune – deformaţie23 şi formula hiperbolică a dat cele mai bune aproximări.

22 În limbajul mecanicii mediilor continue, în expresia obişnuită in limba română. 23 Aceste curbe se folosesc în calculele de rezistenţă în domeniul elasto –plastic neliniar, dar curbele de duse în aceată lucrare sunt afectate de erorile naturale date de diferenţa dintre rezemarea probei testate în laborator şi sitaţia reală (proba in situu). Pentru acest motiv, aceste rezultate trebuie folosite cu unele rezerve.

37

Informaţiile despre interacţiunea dintre solul argilos umed şi organele de lucru ale utilajelor destinate prelucrării solului sunt folosite în proiectarea şi dezvoltarea maşinilor agricole. În continuare se dau unele rezultate din acest articol, rezultate utile în cadrul lucrării noastre. În figura 20 apare o curbă tensiune –deformaţie pentru solul argilos umed, în trei variante de curbe analitice care aproximează curba experimentală. După comparaţia cu curba experimentală, în testele de compresiune s-au folosit forma normală.

Figura 20. Comparaţie între curbele tensiune – deformaţie de diferite forme: linia continuă – curba normală, celelalte sunt forme aproximate prin curbe analitice

Pentru compresia uniaxială, rezultatele testelor sunt date în figura 21. În timpul experimentului, pe curbe nu au apărut puncte de extremum (vârfuri). Experienţa a fost oprită atunci când deformaţia a ajuns la 35% (adică 0.35), valoare la care curba capătă o alură asimptotică. Valoarea maximă a punctului corespunzător acestei deformaţii a fost considerată tensiunea limită de deformaţie plastică. O curbă tensiune-deformaţie tipică într-un test triaxial este arătată în figura 22.

Figura 21 Curba tensiune – deformaţie în testul de compresiune uniaxială, în trei variante de aproximare

38

Figura 22. Curbe tipice tensiune – deformaţie la testul triaxial

În figura 23 este dată fotografia testului de deformare uniaxială a unei probe de sol. Se pot observa deformaţiile în lungul planelor de forfecare cu deformaţii prin umflare. Valoarea medie a unghiului dintre aceste plane şi axa verticală a probei este 32o. Până la valoarea 0.1 a deformaţiei, proba îşi menţine forma cilindrică şi deformaţia reţelei este uniformă. Atunci când deformaţia specifică creşte peste 0.1 – 0.15, apar liniile de forfecare şi umflăturile locale.

Figura 23. (a) Deformarea unei probe de sol în textul de compresiune uniaxială; (b) deformarea unei probe de sol în textul de compresiune triaxială.

Presiunea aplicată a fost de 90 kPa, iar deformaţia specifică la fotografiere de 0.35.

Distribuţiile deformaţiei în cazul experienţelor de comprimare uniaxială şi triaxială apar în figurile 24 şi 25. Relaţia tensiune-deformaţie pentru testele de tracţiune uniaxială apar în figura 26. Tensiunea maximă de 6.8 – 7.6 kPa, corespunde la deformaţia de 0.05 – 0.082. Vârful de tensiune corespunde apariţiei fisurilor (crăpăturilor) de întindere. Pentru că după rupere, greutatea proprie a bucăţii superioare din epruveta ruptă continuă să atârne de platanul superior al instalaţiei, tensiunea înregistrată nu revin exact la valoarea nulă.

39

Figura 26. Curbe tensiune-deformaţie la testele de întindere uniaxială.

În figura 27 se arată o experienţă tipică de întindere, pe etape, înainte, apoi după apariţia fisurilor de întindere şi în final epruveta ruptă. Autorii M. N. Letoşnev (1959) şi A. V. Krasnicenko atrag atenţia asupra efectului de margine, care se consideră a se manifesta pronunţat la 15 – 20 mm de capetele epruvetei. Diametrul epruvetei se schimbă aproximativ uniform. Se evidenţiază apariţia unui efect de gâtuire destul de slab în zona unde ulterior apare şi ruperea (ca şi la epruvetele metalice supuse aceloraşi teste). Transformarea diametrului epruvetei la diferite cote ale acesteia este dată în figura 28.

Figura 24. Distribuţia deformaţiei (testul de compresiune uniaxială): , la deformaţia

aproximativă de 0.4; 7, la deformaţia aproximativă de 0.132; ∆, la deformaţia aproximativă de 0.086; Ο, la deformaţia

aproximativă de 0.224;

Figura 25. Distribuţia aproximativă a deformaţiei în

testul de comprimare triaxială: O, la deformaţia aproximativă de

0.101; ∆ la deformaţia aproximativă de 0.243.

40

Figura 27. Deformarea epruvetelor de sol în testul de întindere. (a) Fisurile de întindere nu apar încă, (b) apariţia fisurilor de întindere, (c) epruvetă de sol rupă.

41

Figura 28. (a) Distribuţia deformaţiei axiale în testele de întindere la tensiunea maximă de întindere (corespunzătoare deformaţiei aproximative de 0.055);

(b) Profilul diametrului în lungul generatoarei, în testul de întindere la tensiunea maximă.

Experienţele de forfecare şi calculul aferent au arătat că curbele tensiune-deplasare au o formă hiperbolică. Aceste curbe apar în figura 29. Reprezentarea grafică a maximumului tensiunii de forfecare în funcţie de tensiunea normală este dată în figura 30. Unghiul de frecare internă în acest caz este de 3.1o, iar coeziunea a fost de 5.32 kPa. Aparatura şi modul de desfăşurare a experienţelor apar în figurile 31 şi 32.

Figura 29. Curbe tensiune –deplasare în experienţe de forfecare: tensiunea normală, ∇, 6 kPa; ◊, 24 kPa; +, 12 kPa; x, 36 kPa.

42

Figura 30. Tensiunea maximă de forfecare funcţie de tensiunea normală, pentru unghiul de frecare internă de 320, coeziunea de 5.3 kPa şi coeficientul de regresie

al dreptei de regresie de 0.32.

În urma studiilor, autorii au construit forme analitice pentru curbele tensiune-deformaţie de diverse tipuri: hiperbolic:

ε+ε=σ ba

, (1)

exponenţial: )e(a bε−−=σ 1 , (2)

Figura 31. Deformarea solului în teste de forfecare (σ = 5 kPa, µ-c=

44 %), (a) deplasare 2mm; (b) deplasarea 4.1 mm.

Figura 32. Deformarea solului în teste de forfecare (σ = 5 kPa, µ-c= 44 %),

(c) deplasare 2mm; (d) deplasarea 4.1 mm.

43

biliniar:

ε≤ε≤ε+ε≤ε≤ε

=σ1021

10 0,kk

,k (3),

în care: k0, k1, k2, sunt parametri folosiţi pentru modelele biliniar şi elasto-plastic al curbelor care aproximează curbele tensiune-deformaţie experimentale, elasto-plastic:

ε≤εε≤ε≤ε

=σ02

00 0,k,k

. (4)

Valorile coeficienţilor din formulele (1)-(4) sunt date în tabelul 5.

Valorile coeficienţilor formulelor de aproximare ale curbelor tensiune-deformaţie

Tabelul 5 Formula Parametrii Compresiune

uniaxială Compresie triaxială

Teste de întindere

Teste de forfecare directă

a (kPa-1) 0.00127 0.00122 0.00182 0.00102-0.0000186 σn

b 0.0471 0.0521 0.112 0.180-0.00109 σn

Hiperbolică

r 0.985 0.989 0.961 0.845 a (kPa-1) 19.6 17.7 7.23 5.24+0.005 σn b 24 28 57.8 96+0.657 σn

Exponenţială

r 0.983 0.977 0.953 0.92 k0 (kPa) 356.7 369.9 331.8 300+16.84 σn k1 (kPa) 12.3 10.5 43.1 9-0.0756 σn k2 (kPa) 15.5 14.3 4.31 (1.94+0.113σn)

(1.80-0.212σn) ε0 0.045 0.040 0.015 0.012-14100σn ε1 0.35 0.35 0.065 0.1333

Biliniară

r 0.955 0.963 0.954 0.87 k0 (kPa) 166.6 162.7 189 136.5+4.44σn k2 (kPa) 19.6 17.9 7.1 (0.91+0.0296σ

n)(5.4-0.051σn)

ε0 0.118 0.11 0.0375 0.036-0.00034σn

Perfect elasto-plastică

r 0.837 0.869 0.859 0.636 în care: σn este tensiunea normală în testul de forfecare directă. Între concluziile interesante pentru lucrarea noastră, se numără:

- în testele de compresiune şi de forfecare directă, deformarea solului s-a făcut în lungul liniilor de forfecare cu deformaţie plastică; în testele de întindere, deformarea solului la deformarea plastică s-a făcut prin fisuri perpendiculare pe liniile de tensiune la întindere. În toate testele deformarea a fost progresivă şi nu instantanee;

- în testele de compresie, valorile tensiunii şi deformaţiei la deformare, au fost: 19.6 kPa şi 0.35. În testele de deformare prin întindere valorile tensiunii şi deformaţiei la vîrf este de 7.1 kPa şi 0.065. În testele de forfecare directă tensiunea de forfecare a variat între 5.6 şi

44

7.4 kPa, iar tensiunea normală între 6 şi 36 kPa, deplasarea relativă fiind de 20 mm, astfel încât să nu apară deplasări orizontale înainte de deformaţie.

- formula de aproximaţie hiperbolică este cea mai bună aproximare a curbelor reale tensiune-deformaţie, dar curba exponenţială este de asemenea aproape bună. Cea mai rea aproximare este cea dată de modelul perfect elasto-plastic.

- coeziunea şi unghiul de frecarea internă determinate în testele triaxiale au fost 8.5 kPa şi 0.55o. În testele de forfecare coeziunea şi unghiul de frecare internă au luat valorile: 5.3 kPa, respectiv, 3.10. Pentru uzul practic ar fi bine şi necesar ca la teste condiţiile să fie similare cu cele din câmp.

45

Activitate 4.1. Evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung;

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

Modelul integrat MOSTA a fost utilizat pentru evaluarea degradarii stării agrofizice manifestată prin compactarea solului sub influenţa managementului agricol pe termen lung. În acest scop risul la compactare a fost evaluat prin trei indicatori: densitatea aparentă (densitatea de împachetare), conţinutul de aer din sol, vulnerabilitatea la compactare. În evaluare au fost utilizate bazele de date ale proprietăţilor agrofizice ale ICPA la nivelul întregii ţări. Metodele incluse în modelul MOSTA au fost comparate cu algoritmi dezvoltaţi la nivel european în cadrul proiectului FP6- ENVASSO orientat spre evaluarea indicatorilor de monitorizare a solului.

Indicator : DENSITATEA

Descrierea zonei pilot Intindere Tot arabilul şi păşunile din România Date Datele pentru densitatea aparentă sunt furnizate pe orizonturile genetice ale solurilor în bazele de date PROFISOL şi RO-MONITORING. Măsurătorile densităţii aparente sunt bazate pe trei repetiţii pentru fiecare orizont în cilindrii de 100 cm3. Metodologia măsurătorilor a fost în concordanţă cu ISO 11272:1998. Funcţia de distribuţie a particulelor a fost evaluată pentru orizonturile genetice în ambele baze de date, PROFISOL şi RO-MONITORING, pe probe de sol deranjate. Probele de sol deranjate au fost colectate din profilele bazei de date PROFISOL şi cu sonda pedologică în squar-uri de 20 x 20 m din amplasamente reprezentative în cadrul bazei de date RO-MONITORING. Metoda pilot Referinţa pentru densitatea de împachetare a fost calculată plecând de la modelul bazat pe mecanica solurilor MOSTA prognozând densitatea aparentă a unui înveliş de sol ce corespunde unui sol “virtual” care are aceeaşi textură şi conţinut de materie organică ca şi solul măsurat, compactat doar de greutatea coloanei de sol aflate deasupra orizontului respectiv. Limitele pentru densitate sunt:

- Densitate mică: <1.40 g cm-3 - Densitate medie: 1.40 – 1.75 g cm-3 - Densitate mare: > 1.75 g cm-3

Folosind proprietîţile datelor din studiul pedologic, asa cum au fost prezentate în formularele de câmp ale profilului de sol, procedura de evaluare indirectă a densităţii de împachetare în funcţie de structura solului şi clasa de mărime a particulelor a fost evaluate comparând datele calculate cu cele măsurate. Evaluarea rezultatelor pilot Datele de la toate profilele de sol au fost folosite pentru a calcula densitatea din orizontul de suprafaţă (cea mai mare valoare în orizonturile din intervalul 0-20 cm) şi din adâncime (cea mai mare valoare între 20 şi 50 cm). Figura 33 arată histograma valorilor măsurate pentru densitate pentru orizontul de suprafaţă şi pentru cel subiacent.

46

0.5 1 1.2 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Topsoil

0

100

200

300

400

500

600No of cases

Packing Density

Figura 33. Histograma densităţii de împachetare corespunzătoare orizontului de suprafaţă (0-20 cm) şi celui subiacent (20-50 cm)

Calculând valorile de referinţă pentru fiecare profil din ţară, considerând compactarea unui sol ce are aceleaşi orizonturi ca cel măsurat cu aceeaşi textură şi acelaşi conţinut de materie organică sub greutatea coloanei de sol de deasupra, rezultă histograma din figura 34.

0.5 1 1.2 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Topsoil

0

50

100

150

200

250

300

350

400No of cases

Packing Density

Figura 34. Histograma densităţii de împachetare corespunzătoare compactării de referinţă a coloanei de sol doar sub presiunea greutăţii coloanei de sol de deasupra pentru orizontul de

suprafaţă (0-20 cm) şi pentru cel subiacent (20-50 cm)

Comparaţia dintre valorile efective ale densităţii de împachetare şi cele de referinţă pentru orizontul de suprafaţă (Figura 35) şi pentru orizontul subiacent (Figura 36) arată creşterea densităţii de împachetare pentru profilele de sol măsurate.

47

0.5 1 1.2 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Baseline

0

100

200

300

400

500

600No of cases

Packing Density

Figura 35. Densitatea de împachetare a orizontului de suprafaţă la valori de referinţă şi rezultate din măsuratori pentru profilele de sol

0.5 1 1.2 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3Baseline

0

50

100

150

200

250

300

350

400No of cases

Packing Density

Figura 36. Densitatea de împachetare a orizontului subiacent la valori de referinţă şi rezultate din măsuratori pentru profilele de sol

Folosind valorile rezultate din măsurători pentru densitatea de împachetare şi valorile prag, orizonturile de sol au fost incluse în clasele de densitatea de împachetare scazută, medie şi ridicată. Aceeaşi distribuţie pe clase a fost evaluată folosind evaluarea indirectă a densităţii de împachetare din structura solului şi clasa de mărime a particulelor propusă la nivelul Uniunii Europene prin proiectul ENVASSO (aşa cum e dată în anexa I şi anexa II a capitolului 7.2.5. Inventarierea compactităţii solului/CP01. Densitatea procedurilor şi raportului de protocol ENVASSO conform Hodgson, 1997). Figura 37 arată comparaţia dintre cele 2 modalităţi de evaluare a claselor de densitatea de împachetare pentru profilele de sol (80) din sud-vestul României (judetul Timiş). Comparaţia arată că evaluarea indirectă a claselor de densitatea de împachetare prezintă o subestimare de 1 clasa la 29 de cazuri din 80 şi de 2 clase în 52 de cazuri din 80.

48

-2

-1

01 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79

Site Id

(PD-

Hodg

son)

-(PD-

mea

sure

d)

Figura 37. Comparaţia dintre evaluarea densităţii de împachetare folosind datele din măsuratori şi estimarea indirectă bazată pe structura solului şi clasa de mărime a particulelor propusă de

Hodgson. Pentru fiecare metodă de calcul, clasele de densitatea de împachetare au fost cuantificate ca 0- scăzută, 1- medie, 2 – ridicată. Graficul arată diferenţele de valori cuantificate

ale densităţii de împachetare între estimarea indirectă a lui Hodgson şi măsurători. (Sud-vestul României)

Indicator: CAPACITATEA PENTRU AER– volumul porilor umpluţi cu aer la o sucţiune specificată

Descrierea pilotului Intindere Toate terenurile arabile şi păşunile din România Date Conţinutul în apă al solului la valori ale potenţialului matricial de apă în sol de pf=1.4, 1.6 şi 2.0 pe orizonturi genetice este furnizat de bazele de date PROFISOL şi RO-MONITORING. Măsurătorile s-au făcut pe probe de sol nederanjate, de 100 cm3 folosind dispozitive ceramice pentru a obţine echilibru între potenţialul matricial de apă în sol şi un potenţial dat. Metoda este similară cu cea propusă de ISO 11274:1998. Conţinutul de apă al solului corespunzător unui potenţial matricial de apă în sol de 5 kPa (pf=1.7) a fost evaluat folosind curba de retenţie a apei în sol pentru valorile măsurate, prin abordarea van Genuchten în forma închisă. Datele din profilele de sol au fost utilizate pentru a verifica metoda indirectă de determinare a conţinutului de apă în sol la 5 kPa după Wosten, aşa cum este inclus în procedură şi manualul de protocol. Evaluarea rezultatelor pilot Compararea dintre măsurători şi evaluarea indirectă a conţinutului de apă în sol la 5 kPa folosind tabelele furnizate de Wosten arată un acord acceptabil între cele 2 seturi de date. (Figura 38).

49

Figura 38. Comparaţie între măsurători şi estimarea indirectă Wosten pentru conţinutul în apă al solului la 5 kPa

Estimarea indirectă a conţinutului de apă în sol folosind abordarea Wosten bazată pe tabele nu este foarte diferită de o abordare mai complexă (HYPRES) care evaluează curba de retenţie a apei în sol bazată pe ecuaţii de regresie folosind valorile argilei, prafului, nisipului, materiei organice şi densităţii aparente.(Figura 39).

Figura 39. Comparatie între măsurători şi estimarea indirectă HYPRES pentru conţinutul în apă al solului la 5 kPa

Valorile obţinute din măsurători la un conţinut al apei în sol pentru o sucţiune de 5 kPa au fost folosite pentru calcularea volumului porilor umpluţi cu aer la 5 kPa conform metodologiei propuse în procedură şi manualul de protocol. Histograma valorilor conţinutului de aer (figura 40) arată că majoritatea valorilor pentru solurile româneşti aparţin clasei 0-2%. Luând în considerare valoarea prag de 10% a volumului porilor umpluţi cu aer, 95% din profilele de sol au valori mai mici decât pragul. Pentru evaluarea acestui indicator ar fi probabil mai potrivită o valoare prag dependentă de textura solului.

y = 0.4256x + 26.147R2 = 0.5527

0

10

20

30

40

50

60

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

THETA 5 kPA measured

Thet

a 5

kPA

HYP

RES

y = 0.35x + 25.325R2 = 0.4581

0

10

20

30

40

50

60

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

THETA 5 kPA measured

Thet

a 5

kPA

Wos

ten

50

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18

Air content (%)

Freq

uenc

y

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Frequency Cumulative %

Figura 40. Histograma volumului porilor umpluţi cu aer la o sucţiune de 5 kPa

Indicator : VULNERABILITATEA LA COMPACTARE

Descrierea pilotului Intindere Toate terenurile arabile şi păşunile din România Date Datele de sol (densitatea de împachetare şi textura) au fost furnizate de bazele de date PROFISOL şi RO-MONITORING. Datele climatice (temperatura, precipitaţii, evapotranspiraţie potenţială calculate prin metoda Thornthwaite-Mather) sunt furnizate pentru perioada 1961-1990 într-o reţea de 10’ x 10’ longitudine x latitudine pentru fiecare lună. Evaluarea rezultatelor pilot Valorile densităţii de împachetare şi texturii furnizează clasele inerente de susceptibilitate – figura 41.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Low Moderate High Very high

Freq

uenc

y

Figura 41. Frecventa claselor inerente de susceptibilitate

51

Vulnerabilitatea la compactare a solurilor a fost evaluate pentru arabil (figura 42) păşuni (figura 43). Solurile arabile sunt majoritatea moderat vulnerabile; păşunile din partea centrală a ţării au solurile cele mai vulnerabile la compactare.

Figura 42. Vulnerabilitatea la compactare a solurilor arabile

Figura 43. Vulnerabilitatea la compactare a solurilor aflate sub păşuni

52

Metoda care calculează vulnerabilitatea la compactare bazată pe textură, densitate de împachetare şi climat a fost comparată cu o metodă inclusă în programul MOSTA bazată pe proprietăţile mecanice ale solurilor (apăsarea de precompresie, factorul de concentrare). Această metoda măsoară/calculează valorile apăsării de precompresie pentru solurile arabile folosind metode indirecte (Figura 44).

Figura 44. Valorile apăsării de precompresie pentru culturile agricole

Evaluarea rezultatelor având în vedere compactarea ulterioară a solului necesită întotdeauna compararea valorilor apăsării de precompresie (Pv) specific al orizontului cu restul apăsărilor din orizont (ρ0) cauzate de încărcătura de la suprafaţa solului şi de transmisia încărcăturilor în profilul solului bazată pe ecuaţia Newmark pentru factorul de concentrare. Atât timp cât apăsarea de pre-compresie este mai mare decât presiunea calculate într-o adâncime dată a solului, orizontul de sol este încă stabil şi proprietăţile rămîn constante. Totuşi, dacă raportul Pv/ρ0 este mai mic decât 0.8 solul va fi clasificat ca fiind instabil. Clasificarea vulnerabilităţii la compactare folosind încărcături este dată în tabelul 6. Luând în considerare încărcăturile de la suprafaţa solului date de lucrarea standard şi utilajele folosite în agricultura mecanizată (încărcătura pe axa din spate 32 kN, presiunea pneului de 160 kPa) în România figura 45 arată comparaţia dintre vulnerabilitatea la compactare evaluată folosind algoritmul bazat pe apăsarea de precompresie şi metodologia bazată pe textură şi densitatea de împachetare. Figura 46 arată acelaşi lucru doar pentru terenurile arabile.

53

Clasificarea încărcăturii efective pe sol prin relaţia dintre apăsarea de precompresie Pv şi presiunea pe sol �0

Tabelul 6 Raport Pv/ρ0 Clasificare

> 1.5 foarte stabil, deformare elastică 1.5 –1.2 stabil 1.2 - 0.8 instabil < 0.8 instabil, deformare plastică suplimentară,

fluent

Figura 45. Vulnerabilitatea la compactare a solului evaluate prin 2 metode: procedura bazată pe densitatea de împachetare şi textură (nevulnerabil, nevulnerabil în mod special, moderat

vulnerabil, extrem de vulnerabil) şi folosind clase efective de încarcare a solului (foarte stabil, stabil, stabil/instabil, instabil, instable/deformare plastică suplimentară). Harta mica din dreapta

sus arată raportul mediu dintre precipitaţii şi evapotranspiraţia potenţială

54

Figura 46. Vulnerabilitatea la compactare a solului, a terenurilor arabile evaluate prin 2 metode: procedura bazată pe densitatea de împachetare şi textură (nevulnerabile, nevulnerabile în mod

special, moderat vulnerabile, extrem de vulnerabile) şi folosind clase de încărcare a solului (foarte stabil, stabil, stabil/instabil, instabil, instabil/deformare plastică suplimentară). Harta mică

din dreapta sus arată raportul mediu dintre precipitaţii şi evapotranspiraţia potenţială

Figurile 45 şi 46 arată că pentru regiunile cu climă uscată din Romania, algoritmul bazat pe textură şi grad de împachetare pentru calcularea vulnerabilităţii la compactare conduce la valori ale vulnerabilităţii ( Moderat vulnerabil) mai mici decât ale algoritmului bazat pe încărcări efective ale solului ( instabil/deformare plastică suplimentară). Pentru sud-vestul României, acest lucru este în accord cu compararea datelor obţinute din măsurarea densităţii de împachetare şi valorile densităţii de împachetare bazate pe estimarea indirectă folosind clasele de structură de sol şi mărime a particulelor propuse de Hodgson. Pentru zonele cu deficit mic de apă sau cu excedent de apă, algoritmul bazat pe textură şi grad de împachetare prognozează vulnerabilitatea ridicată ( Extrem de vulnerabil) comparativ cu celalalt algoritm care preconizează valori moderate ale vulnerabilităţii ( Stabil/instabil).

55

CAPITOLUL VI. CONCLUZII

Cadrul unitar realizat în cadrul priectului prin legarea modelelor de simulare cu baze de date georeferenţiate de sol şi climă a permis evaluarea parametrilor de sol şi teren necesari evaluării perioadelor de lucrare optimă a solului. Indicatorii şi standardele privind caracterizarea maşinilor agricole din punctul de vedere al efectelor asupra stării agrofizice a solului crează cadrul completării bazelor de date cu parametri utilajelor în scopul modelării efectelor diferitelor tehnologii de lucrare asupra stării fizice a solului. Rezultatele obţinute prin utilizarea instrumentelor dezvoltate în cadrul proiectului au permis evaluarea vulnerabilităţii solului faţă de diferite procese de degradare (ex. Compactarea solului) care să fie comparate cu metode utilizate la nivel european. Rezultatele obţinute în acest sens atrag atenţia asupra corectării modelelor europene în vederea luării în considerare a specificului pedo-climatic al României.

56

ANEXĂ

MODEL DE DISTRIBUŢIE SPAŢIALĂ PENTRU PROGNOZA STĂRII AGROFIZICE A SOLULUI SUB INFLUENŢA LUCRĂRILOR AGRICOLE

– MOSTA – STUDIU CAZ PENTRU COMUNELE CĂLDĂRARU ŞI MOZACENI (JUDEŢUL ARGEŞ)

Cercetarea şi monitorizarea caracteristicilor funcţiilor specifice ale solului, sistemului sol-teren şi mediului natural prezintă importanţă deosebită pentru a cunoaşte permanent starea momentană de calitate şi pentru a realiza prognoza evoluţiei caracteristicilor sub influenţa naturală (precipitaţii, temperatură, tasare, structură, rezervă şi evoluţia compoziţiei chimice, reacţia şi capacitatea de schimb cationic şi a cationilor schimbabili etc.) şi antropică (sisteme de cultivarea, întreţinerea etc.). Pentru realizarea unor obiective de cercetare privind cunoaşterea stării momentane de calitate şi realizarea prognozei evoluţiei caracteristicilor agroecopedologice au fost stabilite situri de cercetare amplasate în partea nordică a Câmpiei Găvanu – Burdea pe soluri şi condiţii naturale reprezentative, pe terenuri arabile lucrate în sistem mecanizat şi nelucrat cca. 5-7 ani. Aceste suprafeţe prezintă caracteristici agroecologice aparte (densitate aparentă cu valori influenţate de condiţiile naturale şi/sau influenţa antropică (lucrările solului), hardpan, structură distrusă, condiţii aerohidrice deficitare etc.) care induc particularităţi asupra:

- regimului hidric; - temperaturii la sol; - cantităţii de energie de care beneficiază vegetaţia; - chimismului şi caracteristicilor agrofizice în general etc.

Mediul ecopedofizic, cu mare variabilitate spaţială (topografic, calitativ, calitativ etc.) astfel creat:

- influenţează creşterea plantelor; - restricţionează capacitatea de producţie a sistemului sol-teren; - restricţionează calendarul lucrărilor agricole deoarece variaţia umidităţii în limite foarte

largi (de la umiditate excesivă la uscat) influenţează perioada optimă de execuţie a lucrărilor agricole, în special cele necesare pregătirii terenului în vederea înfiinţării culturilor;

- influenţează regimul materiei organice din sol în condiţii naturale şi de intervenţie antropică (lucrarea solului pe adâncime mai mare, ameliorarea reacţiei acidă prin aplicarea amendamentelor calcaroase etc.).

Baze de date pentru sistemul sol-plantă necesare pentru utilizarea modelului MOSTA şi estimarea potenţialelor degradări induse direct şi indirect în starea fizică a solurilor prin managementul agricol pe termen lung În etapa actuală au fost completate bazele de date necesare aplicării modelului. Activităţile de teren: profile de sol, analiza condiţiilor naturale, recoltarea probelor de sol în structură naturală şi deranjată au fost completate cu analize fizice şi chimice care să constituie baza de date pentru aplicarea MOSTA.

57

COMUNA CĂLDĂRARU

Condiţii de mediu

Comuna Căldăraru este situată în partea sud-vestică a judeţului Argeş, pe şoseaua Piteşti-Turnu Măgurele şi pe traseul căii ferate Piteşti - Roşiori de Vede. Suprafaţa totală a comunei este de 60 km2, agricolul reprezintă peste 4/5 din aceasta, cu 5020 ha. Aşezare şi relief: Teritoriul comunei Căldăraru face parte din Câmpia Burdea, unitate de relief cuprinsă între văile Vedea şi Teleorman. Câmpul, cu aspect plan, slab ondulat, este punctat de mici zone depresionare. Văile ce îl străbat sunt destul de largi şi bine conturate în peisaj. Relieful: orizontal ocupă mai mult de 75% din teritoriu. Altitudinea maximă este de 185 metri, iar cotele de pe lunci ating 156-170 metri. Lunca văii Burdea se dezvoltă pe o lăţime medie de 400 metri, cu un maxim de 900 metri, dar nu este continuă, în unele sectoare valea nu are luncă decât pe o parte sau pe alta. Limita dintre luncă şi versante este întreruptă, pe alocuri, de trene de glacisuri slab şi foarte slab înclinate. Versantele au de regulă expoziţii estică şi vestică, în concordanţă cu direcţia de curgere a văilor, iar înclinarea trece în puţine locuri de 25%. Geologie şi roca mamă: Având geneză fluvio-lacustră, câmpia are fundament constituit din pietrişuri şi nisipuri dispuse în lentile; peste acestea s-au depus argile. Aceste depozite fine, din care o mare participare o au argilele gonflante, au stat la baza formării solurilor zonale. Nu puţine sunt situaţiile când procentajul de argilă din orizonturile inferioare ale solurilor trece de 50%. Roca parentală a solurilor din luncă are predominant textură mijlocie: luturi şi luturi nisipoase. Hidrologie: Valea Burdea este cel mai important organism hidrografic al zonei, are curs meandrat şi scurgere cu totul întâmplătoare. Aceasta este caracteristica esenţială pentru toate văile care trec prin teritoriu; dintre acestea menţionăm Tecuciul- în partea vestică, Strâmba, Valea Eleşteului, Valea Câinelui (Plescarea), Valea Strâmbei. Adâncimea la care se găseşte apa freatică variază în funcţie de formele de relief. Pe câmp, nivelul freatic este mai adânc de 10 m, pe văile mai mari ajunge la 3-6 m, iar pe valea Burdea, la 1,5-2 m. Clima- temperatură şi precipitaţii: Datele înregistrate la staţia meteorologică Strihareţ indică un regim climatic temperat cu nuanţe de continentalism. Astfel, temperatura medie multianuală este de 10,10C, luna cea mai caldă este iulie, cu circa 220C, iar cea mai rece, ianuarie, când se înregistrează –3,20C. Valoarea maximă absolută a fost de 40,50C, iar minima absolută de –310C. Pentru caracterizarea din punct de vedere pluvial, s-au folosit date înregistrate la posturile Mozăceni şi Strâmbeni. Cantitatea de precipitaţii care cad în cursul unui an este de 546, respectiv 532 mm. Vegetaţia naturală şi culturi: Teritoriul Căldăraru face parte din zona pădurilor de foioase, cu stejar, cer, gârniţă şi ulm. Salcâmul este, de asemenea, bine reprezentat. Local apar plopul şi frasinul. În zonele cu umiditate crescută se dezvoltă specii de salcie. Păşunile au suprafaţă restrânsă şi cuprind îndeosebi specii de graminee perene, coada calului şi piciorul cocoşului în zone mai umede. Culturile de câmp (cereale) au mare extindere, iar legumele se cultivă în lunca Văii Burdea. Solurile: În funcţie de factorii pedogenetici specifici zonei, solurile predominante aparţin claselor Luvisoluri (circa 3100 ha, 52% din suprafaţa totală)-cu tipurile preluvosol şi preluvosol roşcat, luvosol şi luvosol roşcat şi Pelisoluri cu vertosol (1508 ha, 30% din suprafaţă). Sunt soluri de câmp, care apar pe suprafeţe orizontale sau uşor depresionare. Principalele lor caracteristici sunt: argilozitatea ridicată, producerea fenomenelor de vertisolaj, grad mediu-

58

intens de stagnogleizare, tasare naturală pronunţată, dezvoltare mare a profilului în adâncime, iluvierea coloizilor organo-minerali (în cazul Luvisolurilor). Celelalte tipuri de sol au suprafeţe mici şi reprezintă forme de relief distincte. Astfel, eutricambosolurile, cu cele 352 ha (7% din teritoriu) sunt întâlnite doar în lunci şi pe terasele joase şi se disting prin materialele parentale cu textură mijlocie-luturi, ca şi prin uşoare influenţe pe care le primesc dinspre acviferul freatic aflat la adâncime de 1,5-3 m. Erodosolurile ocupă doar 132 ha (mai puţin de 3 procente din suprafaţa totală) şi se găsesc pe versantele cu eroziune intensă-foarte intensă în suprafaţă. Rocile parentale sunt diverse, la fel şi profunzimea profilelor, ca şi grosimea orizonturilor superioare. Pe unele porţiuni ale versantelor, acolo unde eroziunea areală nu se mai produce sau este încetinită, solul caracteristic este regosolul; suprafaţa acestui tip de sol este de 17 hectare. Caracteristici care influenţază negativ capacitatea agroproductivă a solurilor:

- conţinut mare de argilă pe toată adâncimea profilelor, inclusiv în orizonturile A (80% din suprafaţa agricolă), aspect care corelat cu predominarea suprafeţelor plane şi microdepresionare, conduce la tasarea secundară în urma lucrărilor mecanizate efectuate corespunzător şi în perioade umede, concretizată prin distrugerea structurii, stânjenirea pătrunderii rădăcinilor plantelor cultivate şi deficit de aeraţie.

- drenaj global slab, cu stagnarea temporară a apei din precipitaţii la suprafaţa terenului sau în primii 50-60 cm ai solurilor- pseudogleizarea (stagnogleizarea), cu efect asupra echilibrului aero-hidric. Procesul se reflectă prin predominarea culorilor de reducere în materialul pedogenetic.

- întrucât cea mai mare parte a suprafeţei arabile este amplasată pe câmp, merită amintite şi unele particularităţi ale chimismului solurilor caracteristice acestei forme de relief: reacţie slab şi moderat acidă, asigurare slabă cu materie organică, rezerve insuficiente de macroelemente, în special fosfor, grad de saturaţie cu baze sub 75%.

- eroziunea areală produsă pe versantele cu înclinare accentuată are ca urmare pierderea de materie organică (scurtarea sau stagnarea dezvoltării orizonturilor superioare ale solurilor situate pe astfel de forme de relief.)

- gleizarea se poate produce pe luncile unde apa freatică se găseşte la adâncimi reduse şi are aceleaşi efecte ca stagnogleizarea.

În arealul localităţii Căldăraru descris geomorfologic mai sus s-au efectuat profile de sol în condiţii variate:

- teren necultivat cca. -7 ani (P1); - teren cultivat (P2).

Caracteristicile geomorfologice şi fizico-chimice ale profilelor de sol sunt redate în fişele profilelor reprezentative nr. 1 şi 2.

59

PROFIL DE SOL REPREZENTATIV Nr. 1

Data efectuării profilului: 18.01. 2007 Localizare: Judeţul A R G E S; Comuna Căldăraru (cca. 200 m S de parcul petrolier 4)

Coordonate: 44O 27 49” N; 25O 00 25” E

CONDIŢII DE MEDIU Relief , microrelief : Câmpia Găvanu-Burdea, altitudine absolută 175 m Pantă, expoziţie, procese de pantă: 0-2% Aspectul terenului: plan, uniform Materialul parental/subiacent: argile lutoase Adâncimea apei freatice: peste 10 metri Inundabilitate : - Vegetaţie (cultivată, naturală): necultivat în ultimii 5 ani, acoperit cu Daucus carota cu densitate foarte mare şi înălţime de peste 1,5 m Influente antropice :-

CARACTERE MORFOLOGICE

Ao: 0-23 cm; 10YR 4/3 (cenuşiu-slab bruniu), lut argilos mediu, poliedric mediu angular, rădăcini subţiri rare, jilav, slab-mediu compact, mediu adeziv, neplastic, trece net, drept, în: Bt1(w): 23-38 cm; 10YR 5/3 (brun) cu pete 6/4 mici şi rare, argilo-lutos, foarte adeziv, moderat plastic, poliedric mic-mediu, râme, rădăcini subţiri-medii rare, jilav-umed, mediu compact, trece net, drept, în: Bt2w: 38-52 cm; 10YR 5/4 (brun cu slab gălbui), poliedric mic angular, foarte plastic, foarte adeziv, râme, rădăcini subţiri şi medii foarte rare, argilă lutoasă, mediu compact, jilav, trece clar, drept, în: Bt3(w): 52-69 cm; 10YR 4/4 (brun), pete ruginii (4/6) rare şi mici, argilă lutoasă, mediu compact, jilav, poliedric mare, mediu adeziv, foarte plastic, rădăcini subţiri foarte rare, râme, trece clar, drept, în: Bt4(y): 69-80 cm; 10YR 4/4-4/3 (brun-slab cenuşiu, pete ruginii (5/6) rare şi mici, compact-foarte compact, rădăcini subţiri foarte rare, argilă lutoasă, moderat plastic, moderat adeziv, poliedric mare, reavăn, trece treptat, drept, în: Bt(y): 80-98 cm; 10YR 4/4 (brun-cenuşiu), pete ruginii rare, argilă lutoasă, poliedric mediu-mare, rădăcini subţiri foarte rare, mediu adeziv, moderat plastic, feţe de alunecare rare, foarte compact, reavăn, trece treptat, drept, în: BC: sub 98 cm; 10YR 4/4 (brun-cenuşiu) cu pete rare şi mici 4/6, argilo-lutos, foarte compact, mediu adeziv, slab plastic, tare, prismatic mediu-rare, rădăcini subţiri foarte rare.

60

Alte observaţii: - rădăcini pivotante de Daucus carota până la adâncimea de 60 cm; - râme sunt prezente pe profil până la adâncimea de 60 cm; - temperatura maximă a zilei: 15-160C; - presiunea atmosferică: 1030 mb.

Unitatea taxonomica de sol : PRELUVOSOL slab-moderat hipostagnic, luto-argilos mediu/argile lutoase

61

PROFIL DE SOL REPREZENTATIV Nr. 1 CĂLDĂRARU

Tabelul 7 Orizonturi Ao Bt1(w) Bt2w Bt3(y) Bt4(y) Bt5(y) BC Adâncimea de recoltare a probei (cm); 7-17 25-35 40-50 55-65 70-80 85-95 105-115 Nisip grosier (2,0-0,2 mm); % 5.5 2.9 2,3 2,5 2,4 2,5 1,8 Nisip fin (0,2-0,02 mm); % 24.9 18,2 19,7 19,8 19,8 20,7 23,9 Praf I (0,02-0,01 mm); % 16.1 12,3 10,8 10,9 9,3 10,8 11,1 Praf II (0,01-0,002 mm);% 15.6 13,2 10,0 11,2 23,9 12,6 17,1 Argilă (sub 0,002 mm);% 37.9 53,4 57,2 55,6 44,6 53,4 46,1 TEXTURA LAm AL AL AL AL AL AL Schelet; % - - - - - - - Densitatea aparentă; g/cm3 1,45/1,58* 1,35 1,32 1,35 1,50 1,52 - Rezistenţa la penetrare; kgf/cm3 51,3/45,1* 37,5 21,4 25,6 41,8 50,4 - Conductivitatea hidraulică; mm/oră 2,9/3,6* 3,5 0 0,2 0 0 pH în H2O 5,7 5,7 5,2 5,4 5,2 5,3 5,1 Carbonaţi; % - - - - - - - Humus;% 2,2 1,3 1,1 1,0 1,1 1,3 1,4 Indice azot (IN); 1,8 1,0 0,8 0,7 0,8 0,9 1,0 Fosfor mobil; P ppm 17,4 3,0 3,0 3,0 4,0 3,0 4,0 Potasiu mobil; K ppm 122,0 152,7 157,7 152,7 157,7 152,2 152,2 Baze de schimb (SB); me/100 g sol 19,6 22,6 22,6 23,4 23,8 21,0 24,8 Aciditate hidrolitică(Ah); me/100g sol 4,6 5,9 8,1 8,1 9,0 9,1 9,0 Hidrogen schimbabil (SH 8,3 ) 5,5 7,3 9,0 9,0 10,3 9,9 9,8 Capacitate de schimb cationic (Tsh); me/100 g sol 25,1 29,9 31,6 32,4 34,1 30,9 34,6 Capacitate de schimb cationic(TAH); me/100 g sol 24,2 28,5 30,7 31,5 32,8 30,1 33,8 Grad de saturaţie cu baze (VAh); % 81 79 74 74 73 70 73 Grad de saturaţie cu baze(VSH); % 78 76 72 72 70 68 72 Aluminiu mobil; me/100 g sol 0,3 0,2 0,2 0,1 0,6 0,5 0,4 Săruri solubile (1:5);% - - - - - - - N-NO3; ppm 4,051 4,304 1,578 0,777 0,769 0,745 0,775 N-NH4; ppm 4,235 2,152 7,493 9,901 10,760 11,921 8,326 N-NO3 + N-NH4 8,286 6,457 9,071 10,677 11,529 12,666 9,101

62

CARACTERISTICILE FIZICE ŞI CHIMICE ALE SOLULUI (INTERPRETAREA DATELOR ANALITICE)


Tabelul 8 Indicele chimic sau fizic Interpretarea datelor analitice Reacţia solului Moderat acidă pe tot profilul Conţinutul de humus Mic în orizontul Ao/ foarte mic în celelalte

orizonturi Indicele azot Mic Conţinutul de fosfor Mic în orizontul Ao/ extrem de mic în

celelalte orizonturi Conţinutul de potasiu Mic în orizontul Ao/ extrem de mic în

celelalte orizonturi Capacitatea de schimb cationic (TSH) Foarte mică pe tot profilul Suma bazelor schimbabile (SB) Mijlocie pe tot profilul de sol Aciditatea hidrolitica (Ah) Mijlocie în orizontul Ao şi Bt1, mare-foarte

mare în celelalte orizonturi Gradul de saturaţie cu baze (VSH) Eubazic în orizontul Ao şi Bt1/ mezobazic în

celelalte orizonturi Textura Fină pe tot profilul Conţinutul de carbonaţi - Conţinutul de aluminiu mobil Foarte mic în orizontul Ao şi extrem de mic în

celelalte orizonturi Rezerva de humus Mică (118 t/ha) pe adâncimea 0-50 cm Conţinutul de N-NO3 Mare în orizonturile Ao şi Bt1, mic în

orizontul Bt2 şi foarte mic în celelalte orizonturi

63

CARACTERISTICI HIDROFIZICE ALE PRELUVOSOLULUI SLAB MODERAT HIPOSTAGNIC LUTOARGILOS MEDIU/ARGILO-LUTOS PROFIL NR. 1 CĂLDĂRARU, JUD. ARGEŞ

Tabelul 9 Orizontul Grosimea Adâncimea de Indici fizici determinati în laborator Indici hidrofizici de bază calculaţi pe baza celor determinati

orizontului recoltare a Argilă Densitatea Rezistenta Conductivitatea Densitatea Porozitatea Coeficientul Capacitatea Capacitatea Capacitatea de la_ cm aparentă la hidraulică totală de de câmp totală de apă usor la_ cm cm probei cilindri penetrare ofilire pentru apă pentru apă accesibilă A DA RP D PT CO CC CT CUA cm cm cm % g/cm3 kgf/cm2 mm/oră g/cm3 %/volum % de masă % de masă % de masă m3/ha Ao 0-23 (15) 15 .7-17 .5-10 37,9 1,45 51,3 2,9 2,68 45,90 13,32 23,57 31,65 73,62 0-23 (8) 8 15-20 37,9 1,58 45,1 3,6 2,68 41,04 13,32 23,57 25,98 42,79 Bt1(w) 23-38 (15) 15 25-35 28-33 53,4 1,35 37,5 3,5 2,72 50,37 18,74 24,54 37,31 38,78 Bt2w 38-52 (14) 14 40-50 42-47 57,2 1,32 21,4 0 2,72 51,47 20,07 24,78 38,99 28,73 Bt3(w) 52-69 (17) 17 55-65 55-60 55,6 1,35 25,6 0,2 2,72 50,37 19,51 24,68 37,31 39,16 Bt4(y) 69-80 (11) 11 70-80 75-80 44,6 1,50 41,8 0 2,72 44,85 15,66 23,99 29,90 45,37 Bt(y) 80-98 (18) 18 85-95 85-90 53,4 1,51 42,3 0 2,72 44,49 18,74 24,54 29,46 52,05 BC <98 2 105-115 100-105 46,1 1,52 50,4 0 2,72 44,12 16,19 24,09 29,02 7,93 MEDIA PONDERATĂ a valorilor indicilor hidrofizici calculaţi 17,10 23,82 31,51 46,10 m3/ha/98 cm: 328,42

Note conform MESP (1987): - conform MESP (1987) densitatea (D) ete de 2,68 (2,65) în stratul arat şi 2,72 în orizonturile inferioare

- CO (%) este calculat cu relatia: CO=0,05+0,35*A

- CT = PT/DA

- CUA=(1-f)(CC-CO)*H*DA*[(100-S)/100)]; f=2/3 pentru solurile argiloase

Alte note: - (15) este grosimea "H" a fiecărui orizont - CC este calculată cu relaţia: CC (% de greutate, cu precizia de cca. 5% g/g)=21,2+0,0626*A; pentru soluri minerale de câmpie şi podisuri (Canarache & colab. 1967) - din orizontul Ao s-au recoltat cilindri de pe 2 adâncimi care evidenţiază persistenţa hardpanului chiar după 5-7 ani de nelucrare a solului.

64

INTERPRETAREA DATELOR FIZICE SI INDICILOR HIDROFIZICI DETERMINATI ÎN LABORATOR ŞI CALCULAŢI


Tabelul 10 Indicele fizic sau hidrofizic Interpretarea datelor analitice sau calculate Textura Fină pe tot profilul Densitatea aparentă Mijlocie în primii 15 cm, mare în următorii 8

cm, unde se mentine efectul hardpanului; mare foarte mare în celelalte orizonturi; este mijlocie în Bt2, unde în verile secetoase solul a fost crăpat (crăpăturile s-au umplut cu material de la suprafaţă care are DA mai mică.

Rezistenta la penetrare Mijlocie pe tot profilul, cu usoară tendintă de mare în orizontul Ao care datorită nelucrării este influentat de tasare naturală

Conductivitatea hidraulică Mijlocie în orizonturile Ao şi Bt1 şi extrem de mică în celelalte orizonturi;

Porozitatea totală Mică-mijlocie pe tot profilul de sol; este evident fenomenul de tasare naturală datorită nelucrării solului, unde valoarea porozităţii totale indică starea fizică a procesului natural de tasare a solului

Coeficientul de ofilire Mijlociu – mare care corespunde la cca. 160 m3/ha apă în orizontul Ao şi mare – foarte mare care corespunde la cca. 250 m3/ha apă în celelalte orizonturi

Capacitatea de câmp pentru apă Mijlocie pe tot profilul de sol si corespunde la 276-350 mm strat de apă 100 cm sol

Capacitatea totală pentru apă (CT) Mare în orizontul Ao si mijlocie în general în celelalte orizonturi

Capacitatea de apă usor accesibilă (CUA) Mică (333,59 m3/ha), fiind cuprinsă între 301-500 m3/ha; sunt necesare udări şi cheltuieli mari pentru aplicarea udărilor

65

PROFIL DE SOL REPREZENTATIV Nr. 2

Data efectuării profilului: 09.03. 2007 Localizare: Judeţul A R G E S; Comuna Căldăraru, cca. 1300 metri NE de la şcoala din Strâmbeni

Coordonate: 44O 28’ 32” N; 24O 59’ 28” E

CONDIŢII DE MEDIU Relief, microrelief: Câmpia Găvanu-Burdea, altitudine absolută 185 m Pantă, expoziţie, procese de pantă: 0-2% Aspectul terenului: plan, uniform Materialul parental/subiacent: argile lutoase Adâncimea apei freatice: peste 10 metri Inundabilitate: - Vegetaţie ( cultivată , naturală ): arat adânc din toamnă (Asociaţie) Influente antropice :-

CARACTERE MORFOLOGICE

Ap: 0-24 cm; 10YR 3/3 (cenuşiu- închis-slab bruniu), praf lutos, astructurat, rădăcini subţiri şi medii rare, reavăn, canale de râme, slab compact, paie încorporate cu arătura, trece treptat, drept în: Ao: 24-37 cm; 10YR 4/3 (brun-cenuşiu, lut mediu, slab adeziv, slab plastic, poliedric mic-mediu, râme, rădăcini subţiri-medii rare, reavăn, mediu compact, trece net, drept în: Bt1/w): 37-53 cm; 10YR 5/3 (brun cu slab gălbui), argilo-lutos, poliedric mediu, foarte plastic, moderat adeziv, râme, canale de râme, cornevine, rădăcini subţiri foarte rare, argilă lutoasă, mediu-slab compact, jilav, trece clar, drept în: Bt2w: 53-70 cm; 10YR 4/3 (brun-gălbui cu slab cenuşiu), pete ruginii (4/6) rare şi mici, argilă lutoasă, mediu compact, reavăn, poliedric mare, slab adeziv, slab plastic, rădăcini subţiri foarte rare, foarte multe râme, trece clar, drept în: Bt3yw: 70-91 cm; 10YR 3/4 (brun închis cu cenuşiu, pete ruginii (4/6) rare şi mici, compact, rădăcini subţiri foarte rare, argilă lutoasă, neplastic, neadeziv, prismatic mare, reavăn, clar, drept în: B/C: sub 91 cm; 10YR 3/3 (cenuşiu închis), pete ruginii 4/6 rare, argilă lutoasă, prismatic mare, rădăcini subţiri foarte rare, neadeziv, slab plastic, foarte compact, reavăn Unitatea taxonomica de sol : PRELUVOSOL slab-moderat hipostagnic cu caracter luvic slab luto-prăfos/argile lutoase

66

ANALIZE FIZICO - CHIMICE

Tabelul 11 Orizonturi Ap Ao Bt1(w) Bt2w Bt3yw BC Adâncimea de recoltare a probei (cm); 7-17 25-35 40-50 56-66 75-85 95-105 Nisip grosier (2,0-0,2 mm); % 3,2 3,9 4,1 8,3 8,6 4,0 Nisip fin (0,2-0,02 mm); % 33,4 45,5 20,9 15,5 12,9 18,6 Praf I (0,02-0,01 mm); % 15,6 3,4 11,8 13,6 9,8 10,8 Praf II (0,01-0,002 mm);% 18,0 17,8 13,3 9,5 12,2 12,4 Argilă (sub 0,002 mm);% 29,8 29,4 49,9 53,1 56,5 54,2 TEXTURA LP Lm AL AL AL AL Schelet; % pH în H2O 5,5 5,6 5,8 5,7 5,4 5,3 Carbonaţi; % - - - - - - Humus;% 1,9 1,3 1,0 1,1 1,0 1,9 Indice azot(IN); 1,5 1,1 0,9 0,9 0,8 0,4 Fosfor mobil; P ppm 11,3 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Potasiu mobil; Kppm 113,7 88,4 126,2 148,6 157,7 148,6 Baze de schimb (SB);me/100 g sol 16,6 16,0 20,8 22,4 23,8 22,4 Acidit. hidrolitică(Ah);me/100g sol 4,2 3,8 4,2 5,4 7,0 7,7 Hidrogen schimbabil (SH 8,3 ) 5,1 5,5 6,3 7,4 9,4 9,2 Cap. de schimb cationic (Tsh); 21,7 21,5 36,1 29,8 33,3 31,6 Cap. de schimb cationic(TAH); 20,8 19,8 34,1 27,8 30,8 30,1 Grad de saturaţie cu baze (VAh); % 80 81 88 81 77 74 Grad de saturaţie cu baze(VSH); % 76 74 82 75 72 71 Aluminiu mobil ;me/100 g sol 0,1 0,2 - 0,1 0,3 0,4 Săruri solubile (1:5);% - - - - - - N-NO3 3,820 2,162 0,750 0,736 0,750 0,730 N-NH4 3,873 2,162 4,313 5,290 5,250 4,927 N-NO3 + N-NH4 7,193 4,323 5,063 6,045 6,000 5,657

67

CARACTERISTICILE FIZICE ŞI CHIMICE ALE SOLULUI (INTERPRETAREA DATELOR ANALITICE)

PROFIL REPREZENTATIV NR. 2

Tabel 12 Indicele fizic sau chimic Interpretarea datelor analitice Reacţia solului Moderat acidă Conţinutul de humus Mic în orizontul Ap, foarte mic în Ao şi

extrem de mic în restul profilului Indicele azot Mic Conţinutul de fosfor Mic în orizontul Ap şi extrem de mic în

celelalte orizonturi Conţinutul de potasiu Mic în orizonturile Ap, Ao şi Bt1(w) şi

mijlociu pe restul adâncimii/ mijlociu Capacitatea de schimb cationic (TSH) Mijlocie pe toată adâncimea, cu excepţia

primului suborizont Bt unde este mare Suma bazelor schimbabile (SB) Mijlocie pe tot profilul Aciditatea hidrolitica (Ah) Mijlocie în Ap, Bt1 şi Bt2; mică în Ao şi

mare în Bt3 şi în BC Gradul de saturaţie cu baze (VSH) Eubazic, doar în BC este mezobazic Textura Mijlocie în Ap şi Ao şi fină în continuare Conţinutul de carbonaţi - Conţinutul de aluminiu mobil Extrem de mic Rezerva de humus Mică Conţinutul de N-NO3 Mare în Ap, mijlociu în Ao şi foarte mic

în celelalte orizonturi

68

CARACTERISTICI HIDROFIZICE ALE PRELUVOSOLULUI SLAB MODERAT HIPOSTAGNIC LUTOARGILOS MEDIU/ARGILO-LUTOSCU CARACTER LUVIC SLAB, STAGNIC, SLAB LUTO-PRÂFOS/ARGILE LUTOASE

PROFIL NR. 2 CĂLDĂRARU, JUD. ARGEŞ

Tabelul 13

Orizontul Grosimea Adâncimea de Indici fizici determinati în laborator Indici hidrofizici de bază calculaţi pe baza celor determinati orizontului recoltare a Argilă Densitatea Rezistanta Conductivitatea Densitatea Porozitatea Coeficientul Capacitatea Capacitatea CApacitatea de la_ cm aparentă la hidraulică totală de de câmp totală de apă usor la_ cm cm probei cilindri penetrare ofilire pentru apă pentru apă accesibilă A DA RP D PT CO CC CT CUA cm cm cm % g/cm3 kgf/cm2 mm/oră g/cm3 %/volum % de masă % de masă % de masă m3/ha

Ap 0-24 (24) 24 .7-17 .7-12 29,8 1,51 28,5 2,7 2,68 43,66 10,48 23,07 28,91 150,51 Ao 24-37 (13) 13 25-35 27-32 29,4 1,54 54,6 2,8 2,68 42,54 10,34 23,04 27,62 83,91 Bt1(w) 37-53 (16) 16 40-50 42-47 49,9 1,35 29 2,1 2,72 50,37 17,52 24,32 37,31 48,53 Bt2w 53-70 (17) 17 56-66 55-60 53,1 1,51 63,7 2,2 2,72 44,49 18,64 24,52 29,46 49,89 Bt3yw 70-91 (21) 21 75-85 77-82 56,5 1,48 64,6 0,7 2,72 45,59 19,83 24,74 30,80 50,38 B/C sub 91 95-105 95-100 54,2 1,53 31,7 0 2,72 43,75 19,02 24,59 28,59 0,00

MEDIA PONDERATĂ a valorilor indicilor hidrofizici calculaţi 13,99 21,79 27,98 73,86

m3/ha/100 cm: 383,22

Note conform MESP (1987): conform MESP (1987) densitatea (D) este de 2,68 (2,65) în stratul arat şi 2,72 în orizonturile inferioare

CO (%) este calculat cu relatia: CO=0,05+0,35*A

CT = PT/DA

CUA=(1-f)(CC-CO)*H*DA*[(100-S)/100)]; f=2/3 pentru solurile argiloase Alte note: (15) este grosimea "H" a fiecărui orizont CC este calculată cu relaţia: CC (% de greutate, cu precizia de cca. 5% g/g)=21,2+0,0626*A; pentru soluri minerale de câmpie şi podisuri (Canarache & colab. 1967)

din orizontul Ao s-au recoltat cilindri de pe 2 adâncimi care evidenţiază persistenţa hardpanului chiar după 5-7 ani de nelucrare a solului.

69

INTERPRETAREA DATELOR FIZICE ŞI A INCILOR HIDROFIZICI DETERMINAŢI ÎN LABORATOR ŞI CALCULAŢI

PROFILUL DE SOL REPREZENTATIV NR. 2 CĂLDĂRARU

Tabelul 14 Indicele fizic sau hidrofizic Interpretarea datelor analitice sau calculate Textura Mijlocie în Ap şi în Ao şi fină în celelalte

orizonturi Densitatea aparentă Mijlocie în primii 37 cm (în Ao se menţine efectul

hardpan-ului) şi mare-foarte mare în continuare Rezistenţa la penetrare Mijlocie în Ap, mare în Ao, din nou mijlocie în

primul suborizont Bt, devine mare în continuare, până la adâncimea de 91 cm, după care este mijlocie din nou

Conductivitatea hiudraulică Foarte mică, în Bt3 şi în BC devine nulă Porozitatea totală Mijlocie în primele două orizonturi, mică în primul

suborizont B şi foarte mică în continuare Valorile mici se datorează procesului de tasare naturală a solului

Coeficientul de ofilire Mijlociu în A (corespunzând la 50-100 mm apă/100 cm de sol) şi foarte mare în restul profilului (între 221 şi 300 mm apă/100 cm de sol)

Capacitatea de camp pentru apă Mijlocie pe toată adâncimea (corespunde la 276-350 mm apă/100 cm de sol)

Capacitatea totală pentru apă Mijlocie în Ap, în Ao, în Bt2 şi în BC (reprezentând 401-450 mm apă/100 cm de sol) şi mare în Bt1 şi în Bt3 (451-520 mm apă/100 cm de sol)

Capacitatea de apă uşor accesibilă (CUA) mm apă/100 cm de sol)

383 mc/ha (mică, se încadrează în intervalul 301-500 mc/ha şi sunt necesare udări şi cheltuieli mari pentru aplicarea acestora

Aplicarea tehnologiilor specifice (solului şi culturilor amplasate) de cultură (arătură la adâncime mai mare de limita inferioară a orizontului A cu întoarcerea brazdei, aplicarea amendamentelor calcaroase strict necesare pentru ameliorarea acidităţii vătămătoare din unele soluri, fertilizarea neechilibrată sau exploatarea terenurilor fără a compensa prin îngrăşăminte cantităţile de elemente nutritive extrase de culturi cu recoltele, înţelinirea unor terenuri care nu pot fi lucrate etc.) aduc modificări stării agrofizice a solurilor şi induc importante modificări chimice, ceea ce presupune abordarea complexă a tehnologiilor de cultură pentru a induce modificări agrofizice si chimice favorabile, în acord cu caracteristicile morfologice şi fizico-chimice ale solurilor. Modernizarea echipamentelor pentru lucrarea solului (tractoare în agregat cu maşini pentru pregătirea terenului cu sau fără întoarcerea brazdei) conduc la influenţe favorabile/nefavorabile asupra evoluţiei conţinutului de humus din sol în funcţie de „adâncimea stratului arat pe seama orizontului subiacent mai sărac în humus“ în cazul arăturii adânci (care prelucrează orizontul Ao,p cu materie organică) cu întoarcerea brazdei, declinul materiei organice din stratul supraiacent pe seama orizontului subiacent (Ao, B, E) se poate aprecia cu relaţia (Borlan si colab., 1991, 1994).

70

( ) saHVsaadgaadsh

VadgadhadHsaVgsahHsaHsaad −⋅

⋅⋅+⋅⋅=% ()

unde: Hsaad – diminuarea conţinutului de humus (-∆ Haad) în stratul arat (cu întoarcerea

brazdei) adâncit şi conţinutul probabil de humus (%) în stratul arat adâncit H sa - % humus în stratul arat; H ad - % humus în stratul arat adâncit; hsa

- cm – adâncimea stratului arat (normal); had

- cm – adâncimea stratului adâncit (arat); gVsa - g/cm3 – greutatea volumetrică în stratul arat; gVad - g/cm3 – greutatea volumetrică în stratul adâncit (arat); sa - stratul arat, ad - stratul arat, pe seama căruia s-a produs adâncirea; saad - stratul arat adâncit.

Had - Hsa este: + sau – (cel mai adesea).

Aceasta impune ca pentru realizarea unui strat arat de sol (orizonturi A, E, B) de adâncime mai mare (35-40 cm) cu regim aerohidric îmbunătăţit şi cu menţinerea la nivelul sistemului radicular activ a unei cantităţi sporite de materie organică şi pentru a preveni declinul cantităţii de materie organică, pregătirea solului să se realizeze „fără întoarcerea brazdei”. În general în condiţii comparabile evoluţia conţinutului de humus este influenţată de:

- structura solului - sol în stare afânată cu/fără vegetaţie (buruieni – culturi); - lucrarea profundă a solului (vezi 2.3); - irigaţia – cercetări; - calcarizarea (vezi 2.6); - fertilizarea cu fosfor pe solurile slab asigurate cu forme mobile de fosfor –cercetări; - asolamente fără leguminoase; - asolamente de prăşitoare.

Toate aceste lucrări intensifică mineralizarea. Dintre cei care reduc mineralizarea distingem:

- distrugerea structurii; - tasarea solului; - lucrarea superficială; - terenurile pârloagă – cercetări, - umiditatea excesivă - distrugerea chimică a buruienilor – cercetări.

Folosirea echipamentelor pentru lucrarea solului (tractoare în agregat cu maşini pentru pregătirea terenului) la adâncime mai mare de 23 cm corespunzătoare orizontului Ao, cu întoarcerea brazdei conduce la diminuarea conţinutului de humus (de la 2,2% humus iniţial în orizontul Ao la 1,84 % în orizontul nou format) prin amestecarea orizonturilor Ao cu orizont Bt.

71

Calculul efectului adâncirii arăturii (cu întoarcerea brazdei) asupra conţinutului de humus pe seama orizontului subiacent

Tabelul 15 Hsa hsa gVsa Had hsa gVad Hsaad

% humus adâncimea greutatea % humus adâncimea greutatea ± humus în stratul stratului volumetrică în stratul stratului volumetrică humus în stratul

arat arat a subiacent arat a stratului arat stratului arat subiacent subiacent adâncit arat (adâncit) arat

% cm g/cm3 % cm g/cm3 % % 2,20 23 1,5 1,30 15 1,53 -

0,359531,840470

Ameliorarea acidităţii vătămătoare din solurile acide, prin aplicarea amendamentelor calcaroase favorizează activitatea biologică din soluri care intensifică mineralizarea materiei chimice care urmează o curbă de declin dacă nu este compensată prin sinteza de noi substanţe humice.

( )110

10%−⋅⋅

=tc

tcHH calce

calct

(2.6) unde: calc

tH - % humus în stratul arat al solurilor acide calcarizate, după t ani;

c – exponent dependent de trecerea timpului; t

c 530,00497,0 += ;

calceH - % humus la atingerea echilibrului humic către care tinde solul în decursul evoluţiei (în

decenii; tc

tccalct

calce HH .

.

10110. −

= , %;

t – numărul de ani trecuţi de la calcarizarea solurilor acide;

Prognoza modificării conţinutului de humus în stratul arat al solurilor prognoza modificării conţinutului de humus în stratul arat al solurilor (asolamente fără leguminoase, calcarizarea

periodică pentru menţinerea ph le peste 5,8 si vah la peste 75%)

Tabelul 16

t t

% humus timpul % humus timpul % humus la timpul in ani de la in ani de la timpul

t la echilibrul la t (determinat calcarizare humic calcarizare prognozat la momentul la timpul

efectuarii efectuarii prognozei) prognozei)

2,2 5 1,83 15 1,94

calctH calc

eH calctH

72

Pentru formarea recoltelor o parte importantă de azot necesar formării acestora, este asigurată din humusul aflat în stratul arat al solurilor (cca. 25 cm, cu masa de 3000 t/ha sol uscat, sau apreciat pe baza orizonturilor care constituie adâncimea de 25 cm şi densitatea aparentă a acestora) supus proceselor de mineralizare. Pentru solurile cultivate timp îndelungat, pe baza datelor obţinute în experienţe staţionare cu îngrăşăminte din România, cantitatea de humus mineralizată se poate stabili cu relaţii matematice specifice şi prezente în literatura agrochimică. Prognoza modificării conţinutului de fosfor Ingrăşamintele cu fosfor asigură sporuri specifice de producţie dependente de tehnologiile de cultură aplicate, recoltă, conţinutul solului în fosfor mobil şi doza de îngrăşământ aplicată (Borlan, 1996), tabelul nr.

Sporul specific probabil de recoltă determinat de îngrăşămintele cu fosfor solubil aplicat la grâu şi porumb (după Borlan Z. şi colab., 1996)

Tabelul 17 Cultura Recolta

Kg/ha Sporul specific de recoltă (kg spor/kg P2O5) când conţinutul

de PAL în sol este de

25 ppm 20 ppm 3500 7,6 9,8 Grâu 4500 8,7 7,9

5000 8,9 8,8 4500 10,3 16,4 Porumb bob 5500 11,1 10,6

6500 11,6 12,1 Valorile sporului determinat de fosfor sunt mai mari pe măsură ce se intensivizează cultura care produce mai mult, pe soluri din ce în ce mai fertile, cu un conţinut mai ridicat de fosfor, ceea ce impune preocuparea permanentă a fermierilor pentru menţinerea solului la o stare bună de asigurare cu fosfor a culturii, pentru a se valorifica superior resursa din sol şi îngrăşămintele aplicate care constituie intervenţie tehnologică şi valorică semnificativă. Menţinerea şi creşterea nivelului de fosfor din solurile cultivate trebuie să aibă în vedere ca dozele aplicate anual să fie mai mari decât consumul plantelor pentru realizarea recoltelor planificate (scontate). Prognoza modificărilor conţinutului de fosfor în sol se poate realiza pe baza datelor experimentale din câmpuri amplasate pe soluri predominante în anumite zone pedoclimatice, cu durate lungi de experimentare. Astfel de experienţe au permis cercetătorilor agrochimişti elaborarea unor relaţii matematice de prognoză, pentru a permite crearea de scenarii care să atenţioneze asupra unor posibile deteriorări grave, foarte adesea până la un anumit echilibru al solului, cu consecinţe grave asupra fertilităţii solurilor şi producţiei. Astfel cu ajutorul relaţiei de mai jos (Borlan şi colab, 1990, 1996), se poate aprecia care va fi starea de asigurare a solului după anumite perioade de timp în care s-au aplicat îngrăşăminte cu fosfor la nivel DOE, mai puţin sau mai mult.

)8,0(12,0)45(047,045

452 CPDP

PPP

i

itaAL

ALAL −Σ−+

+= ; ()

unde: – conţinutul prognozat de fosfor (ppm P) după t ani în care s-au aplicat îngrăşăminte cu fosfor, terenul a fost cultivat cu plante de câmp, nu s-a irigat

73

PALi - conţinutul iniţial de fosfor mobil (ppm P) la ultima determinare (începutul perioadei); DP – doza medie anuală de P2O5 aplicată în sol pe perioada la finele căreia se face prognoza; CP – consumul mediu anual de P2O5 pe perioada de prognoză;

În exemplul prezentat mai jos se poate constata evoluţia fertilităţii solurilor cultivate cu cereale şi plante tehnice timp de 15 ani, fertilizate relativ echilibrat cu îngrăşăminte cu azot, fosfor şi potasiu.

Prognoza modificării conţinutului de fosfor mobil în stratul aratal solurilor cultivate si fertilizate cu plante de câmp a. Când se aplică îngrăşăminte cu fosfor la nivel de DOE

Tabelul 18 PALi DP CP PALta

Conţinutul doza de consumul conţinutul iniţial de fosfor cumulat de fosfor fosfor aplicată de prognozat mobil (cantitatea fosfor dup "t" ani ppm P la totală de mobil cu de cultivare ultima P2O5 recoltele cu determinare pe perioada obţinute pe plante de de

prognoza) perioada câmp

tabel anexat de prognoza ppm P ppm P

20 645 679 29,21

TABEL ANEXA

Tabelul 19 Anul cultura consumul anual de fosfor doza de

pe kg fosfor/tona productia consum fosfor fiecare de produs obtinuta TOTAL aplicata an de principal+ t/ha in fiecare prognoza produs secundar an de aferent prognoza CP DP 1 grâu 13,7 3,0 41 402 grâu 13,7 2,5 34 403 porumb 12,5 4,0 50 304 floarea soarelui 17,5 2,0 35 455 grâu 13,7 2,5 34 406 porumb 12,5 3,5 44 507 grâu 13,7 4,0 55 65

74

8 grâu 13,7 3,0 41 409 porumb 12,5 5,0 63 3510 floarea soarelui 17,5 2,5 44 6011 grâu 13,7 4,0 55 6512 porumb 12,5 5,0 63 4013 porumb 12,5 4,5 56 5014 grâu 13,7 2,0 27 3015 porumb 12,5 3,0 38 40

Σ CP şi DP pe perioada de prognoza 679 670Aplicarea fosforului (inclusiv azot şi potasiu) în cantitate cel puţin egală cu consumul de fosfor al plantelor asigură menţinerea şi chiar creşterea gradului de asigurare al solului cu fosfor, ceea ce asigură premize sigure de realizare a unor producţii echilibrate cantitativ şi calitativ. Aplicarea fosforului în doză mai mică decât consumul de fosfor al plantelor conduce la scăderea dramatică a nivelului de fosfor din sol, stare foarte gravă care afectează pe termen lung starea de fertilitate a solurilor.

a. Când se aplică îngrăşăminte cu fosfor în doze mai mici decât consumul plantelor


Conţinutul doza de consumul conţinutul iniţial de fosfor cumulat de fosfor

fosfor aplicată de prognozat mobil (cantitatea fosfor dup "t"

ani ppm P la totală de mobil cu de

cultivare ultima P2O5 recoltele cu

determinare pe perioada obţinute pe plante de de prognoza) perioada câmp tabel anexat de prognoza

ppm P ppm P

20 300 679 2,34

TABEL ANEXA

Tabelul 21 Anul cultura consumul anual de fosfor doza de

pe kg fosfor/tona productia consum fosfor fiecare de produs obtinuta TOTAL aplicata an de principal+ t/ha in

fiecare prognoza produs

secundar an de

75

aferent prognoza CP DP 1 grâu 13,7 3,0 41 202 grâu 13,7 2,5 34 203 porumb 12,5 4,0 50 204 floarea

soarelui 17,5 2,0 35 20

5 grâu 13,7 2,5 34 206 porumb 12,5 3,5 44 207 grâu 13,7 4,0 55 208 grâu 13,7 3,0 41 209 porumb 12,5 5,0 63 2010 floarea

soarelui 17,5 2,5 44 20

11 grâu 13,7 4,0 55 2012 porumb 12,5 5,0 63 2013 porumb 12,5 4,5 56 2014 grâu 13,7 2,0 27 2015 porumb 12,5 3,0 38 20

Σ CP şi DP pe perioada de prognoza 679 300Modificarea conţinutului de fosfor (tabel nr. ) la profilul nr. 1 Căldăraru amplasat pe teren nelucrat o anumită perioadă (cca. 5-7 ani) este relativ mică, având în vedere că nu s-a realizat export de fosfor din sol cu recoltele;

a. Când se aplică/nu se aplică îngrăşăminte cu fosfor în doze mai mici decât consumul plantelor /fără plante cultivate


Conţinutul doza de consumul conţinutul iniţial de fosfor cumulat de fosfor

fosfor aplicată de prognozat mobil (cantitatea fosfor dup "t" ani

ppm P la totală de mobil cu de cultivare

ultima P2O5 recoltele cu determinare pe perioada obţinute pe plante de

de prognoza) perioada câmp tabel anexat de prognoza

ppm P ppm P

20 100 195 15,93

76

COMUNA MOZĂCENI

Cadrul natural: Comuna Mozăceni se află în sud-estul judeţului Argeş, la circa 50 km de Piteşti.

Relieful: este de câmpie piemontană (Câmpia Piteştilor, constituită din terasele râului Argeş.) Acestea se desfac în evantai dinspre NV spre SE şi se estompează către câmpia propriu-zisă. Comuna este aşezată pe cea de-a treia terasă, la contactul cu câmpul. În mare, altitudinea coboară de la aproape 200 metri în nord, la 173 metri în sud. Podurile teraselor sunt plane, cu microdepresiuni. Reţeaua hidrografică a condus la o densitate mare a fragmentării reliefului. Lunca pârâului Dâmbovnic este plană şi are lăţimi de 200-500 metri, în unele sectoare dispare. Valea şi-a format şi o terasă cvasiplană, uşor înclinată către albia minoră, pe alocuri parazitată către poale de mici proluvii. Trecerea de la luncă la terasă se face printr-o denivelare de 4-6 m. Cea mai mare parte a teritoriului (90%) prezintă un relief plan şi foarte slab înclinat. Versantele reprezintă mai puţin de 10 procente din suprafaţa totală. Geologia şi rocile parentale: Depozitele cuaternare sunt aproape nederanjate, fiindcă subsidenţa a încetat la sfârşitul Levantinului. Substratul geologic al zonei este constituit din depozite de terasă alcătuite dintr-o succesiune de argile, nisipuri şi pietrişuri. Pe câmpul înalt, roca parentală constă din materiale neconsolidate fine, acest tip de materiale este prezent şi pe o mare parte a versantelor; acolo unde eroziunea în suprafaţă este foarte intensă, apar la zi pietrişurile. Solurile de pe văile mici sunt formate pe materiale parentale de natură coluvială, iar în luncile Dâmbovnicului şi Mozacului, au evoluat pe formaţiuni fluviatile cu textură variată. În ce priveşte terasa Dâmbovnicului, sub depozitele roşcate, cu textură mijlocie, la adâncimi destul de mici se găsesc pietrişuri. Hidrologie: Cea mai mare vale care străbate teritoriul este Dâmbovnicul, pârâu cu alimentare pluvio-nivală şi din izvoarele de coastă de sub frunţile teraselor. Panta longitudinală redusă favorizează înmlăştinirea. Principalii săi afluenţi sunt văile Mozacu şi Negrişoara, de-a lungul acestora au fost amenajate câteva lacuri de acumulare. Apa freatică se află la adâncimi variate: peste 10 m pe câmpul înalt, 3-5 metri pe terasa Dâmbovnicului şi 1,5-2,5 m în luncă. Drenajul intern al solurilor de pe câmp şi terase este defectuos, spre deosebire de zonele de luncă şi de terasa Dâmbovnicului, unde este moderat şi rapid. Regimul climatic: Pentru caracterizarea din punct de vedere climatic au fost utilizate date înregistrate la staţia Găeşti şi la postul pluviometric Mozăceni. Temperatura medie anuală este de 10,10C, cu variaţii sezoniere normale pentru zonă (-3,20C în ianuarie şi 21,70C în iulie.) Valoarea maximă a fost de 39,20C, iar cea mai mică, de –270C. Cantitatea de precipitaţii dintr-un an variază destul de mult (între 550 şi 620 mm), se produc frecvent ploi torenţiale, dar nici secetele prelungite nu sunt ceva neobişnuit. Vânturile din timpul iernii (crivăţul) spulberă zăpada, care este astfel distribuită în mod neuniform. Circulaţia atmosferică se face mai ales dinspre vest şi est. Vegetaţia: nativă este de pădure cu specii de Quercinee (cer şi gârniţă), în amestec cu ulm, frasin, arţar, corn. Mare parte a pădurilor a fost defrişată încă din vechime, pentru extinderea terenurilor agricole. Ierburile de pe pajişti sunt mezoxerofile şi cuprind îndeosebi specii de graminee.

77

Dintre plantele cultivate sunt de menţionat grâul, porumbul şi floarea soarelui, iar lunca Dâmbovnicului este folosită parţial ca grădină de legume. Livezile sunt prezente doar în gospodării. Cuvertura de soluri reflectă întru totul condiţiile geografice locale. Câmpul şi terasele sunt acoperite de preluvosoluri, preluvosoluri roşcate şi planosoluri; tipuri de sol caracterizate prin participarea intensă a argilei în materialul pedogenetic, procese frecvente de stagnogleizare şi, local, vertisolaj. Preluvosolurile roşcate sunt întâlnite des şi pe frunţile teraselor, fiind afectate de eroziune în suprafaţă. Clasa Luvisoluri acoperă aproape 4600 de hectare din suprafaţa agricolă a comunei; cea mai mare participare o are planosolul (3200 ha). Vertosolul este slab reprezentat (circa 46 ha) şi este întâlnit doar pe câmpul înalt. În lunci, gleiosolurile sunt o prezenţă constantă, cu mai mult de 400 de hectare, şi se caracterizează prin influenţa pe care apa freatică la adâncime redusă o exercită asupra pedogenezei. Aluviosolurile (inclusiv cele entice) sunt izolate şi acoperă numai 80 de hectare din luncă. Caractere limitative ale solurilor

- textură fină pe câmp şi pe terase; generează compactarea părţii superioare a solului şi favorizează menţinerea apei din precipitaţii atât la suprafaţa terenului, cât şi în primii 50-60 de cm din profilul de sol; de aici producerea stagnogleizării cu intensitate de la slabă la puternică, în funcţie de panta terenului şi de participarea procentuală a materialului fin;

- fertilitate redusă a celei mai mari părţi a terenului agricol, concretizată prin conţinut mic de humus şi potasiu şi prin carenţă severă de fosfor-tendinţa actuală este de sărăcire constantă a solului în macroelemente;

- eroziune în suprafaţă pe frunţile teraselor (intensitatea este de la moderată la foarte puternică); procesul se manifestă prin antrenarea gravitaţională a unei părţi din orizonturile cu humus, mai ales în urma precipitaţiilor abundente; materialul erodat se depune sub forma coluviilor. În aceleaşi zone, conţinutul de schelet este mediu-mare la adâncimi variabile, apărând chiar la zi, pe suprafeţe semnificative;

- gleizare intensă în luncile văilor mari, unde nivelul freatic este apropiat de suprafaţă (1,5-3 m); pe de altă parte, excesul freatic poate avea un efect pozitiv în perioadele lungi de secetă. De regulă aceste perimetre se caracterizează şi prin predominarea materialelor de sol cu textură grosieră, uneori cu mult schelet.

În arealul comunei Mozăceni, descris până acum din punct de vedere geografic, s-au efectuat două profile de sol reprezentând condiţii naturale distincte:

- pe teren arat şi discuit de curând- Profilul nr. 3 şi - pe o solă cultivată cu porumb- Profilul nr. 4.

Caracteristicile geomorfologice şi fizico-chimice ale profilelor de sol sunt redate în fişele profilelor reprezentative nr. 3 şi 4

78

PROFIL DE SOL REPREZENTATIV NR. 3

Data efectuării profilului: 04.05. 2007

Localizare: Judeţul A R G E S; Comuna Mozăceni, în SE, la cca. 500 m de hotarul cu comuna Slobozia, Tarlaua 25

Coordonate: 44O 33’ 09” N; 25O 13’ 37” E CONDIŢII DE MEDIU Relief, microrelief: Câmpia Piteştiului, zonă de trecere spre Câmpia Găvanu, altitudine absolută 170 m Pantă, expoziţie, procese de pantă: 0-2% Aspectul terenului: plan, uniform Materialul parental/subiacent : argile lutoas- gonflante Adâncimea apei freatice: peste 10 metri Inundabilitate: - Vegetaţie (cultivată , naturală ): arat, discuit Influente antropice:-

CARACTERE MORFOLOGICE Ap: 0-27 cm; 10YR 4/3 (cenuşiu-slab bruniu), lut prăfos, poliedric mic angular, reavăn, mediu compact, mediu, trece net, drept în: Ao: 27-37 cm; 10YR 5/4 (brun) cu pete 6/4 mici şi rare, lut prăfos, rădăcini subţiri foarte rare, poliedric mic-mediu, râme, reavăn, mediu compact, trece net, drept în: BA: 37-50 cm; 10YR 4/4 (brun), poliedric mediu angular, slab plastic, râme, rădăcini subţiri foarte rare, argilă lutoasă, mediu compact, jilav, trece clar, drept în: Bt1y(w): 50-67 cm; 10YR 3/4 (brun-cenuşiuînchis), pete ruginii (5/6) rare şi mici, argilă lutoasă, mediu compact-compact, reavăn, poliedric mare, slab adeziv, slab plastic, rădăcini subţiri foarte rare, trece clar, drept în: Bt2y(w): 67-85 cm; 10YR 2/3 (brun închis), pete ruginii (4/6) rare şi mici, compact-foarte compact, crăpături cu material de sus, feţe de alunecare, argilă lutoasă, slab plastic, slab adeziv, prismatic mare, reavăn, trece treptat, drept în: Bt3y: sub 85 cm; 10YR 2/3 (brun închis), pete ruginii 4/6 foarte rare, argilă lutoasă, prismatic mare, crăpături cu material de sus, feţe de alunecare, slab-mediu plastic, moderat adeziv, feţe de alunecare, foarte compact, reavăn, Unitatea taxonomica de sol : PRELUVOSOL slab-moderat hipostagnic luto-prăfos/ argile lutoase

79

Analize fizico – chimice

Tabelul 23 Orizonturi Ap Ao BA Bt1y(w) Bt2y(w) Bt3y Adâncimea de recoltare a probei (cm); 8-18 28-36 38-48 53-63 70-80 90-100 Nisip grosier (2,0-0,2 mm); % 12,5 9,6 5,8 5,2 1,8 1,5 Nisip fin (0,2-0,02 mm); % 27,8 27,4 22,6 22,1 26,5 24,5 Praf I (0,02-0,01 mm); % 16,0 15,1 11,0 9,4 9,1 10,1 Praf II (0,01-0,002 mm);% 19,1 17,6 12,1 12,2 12,9 11,3 Argilă (sub 0,002 mm);% 24,6 30,3 48,5 51,1 49,7 52,6 TEXTURA LP Lm AL AL AL AL Schelet; % - - - - - - pH în H2O 5.3 5.4 5.8 5.8 5.9 6.0 Carbonaţi; % - - - - - - Humus;% 1.3 1.4 1.4 1.6 1.6 1.5 Indice azot(IN); 0,9 1,0 1,2 1,3 1,3 1,3 Fosfor mobil; P ppm 10.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 Potasiu mobil; Kppm 79,3 74,7 122,0 126,2 122,0 135,3 Baze de schimb (SB);me/100 g sol 12,0 15,4 22,4 22,4 24,2 26,0 Acidit. hidrolitică(Ah);me/100g sol 4,6 6,6 4,2 4,7 4,8 4,9 Hidrogen schimbabil (SH 8,3 ) 5,6 3,9 6,4 6,1 5,3 6,3 Cap. de schimb cationic (Tsh); 17,6 19,2 28,7 28,5 29,6 32,3 Cap. de schimb cationic(TAH); 16,6 22,0 26,6 27,1 29,0 31,0 Grad de saturaţie cu baze (VAh); % 72 70 84 83 83 84 Grad de saturaţie cu baze(VSH); % 68 65 78 79 82 81 Aluminiu mobil ;me/100 g sol 0,2 0,1 0,1 - - - Săruri solubile (1:5);% - - - - - - N-NO3 15,55 3,456 0,740 0,741 1,117 0,728 N-NH4 7,258 7,258 4,992 7,778 15,447 12,732 N-NO3 + N-NH4 22,811 10,714 5,731 8,519 16,563 13,460

80

Caracteristicile fizice şi chimice ale solului (interpretarea datelor analitice) profil reprezentativ nr. 3

Tabelul 24 Reacţia solului Moderat/ slab acidă Conţinutul de humus Foarte mic Indicele azot Mic Conţinutul de fosfor Mic în orizontul Ap şi extrem de mic în

restul profilului Conţinutul de potasiu Mic, doar în adâncime devine mijlociu Capacitatea de schimb cationic (TSH) Mică în Ap şi în Ao şi mijlocie în celelalte

orizonturi Suma bazelor schimbabile (SB) Mică în Ap, devine mijlocie până în

ultimul suborizont Bt unde este mare Aciditatea hidrolitica (Ah) Mijlocie în cea mai mare parte, doar în Ao

este mare Gradul de saturaţie cu baze (VSH) Mezobazic în A şi eubazic în continuare Textura Mijlocie în Ap şi Ao şi fină în rest Conţinutul de carbonaţi - Conţinutul de aluminiu mobil Extrem de mic Rezerva de humus Mică-foarte mică Conţinutul de N-NO3 Foarte mare în Ap, mare în Ao, mic şi

foarte mic în continuare

Interpretarea datelor fizice şi a incilor hidrofizici determinaţi în laborator şi calculaţi profilul de sol reprezentativ nr. 3 Mozăceni

Tabelul 25 Indicele fizic sau hidrofizic Interpretarea datelor analitice sau calculate Textura Mijlocie în orizontul A şi fină în rest Densitatea aparentă Mijlocie în Ap , mare în Bt1 şi foarte mare în celelalte

orizonturi Rezistenţa la penetrare Mijlocie în cea mai mare parte a profilului, doar în

Bt2 este mică Conductivitatea hiudraulică Foarte mică-aproape de nulă pe întregul profil Porozitatea totală Mijlocie în Ap, foarte mică în Ao , mică în Bt1, iar în

Bt2 şi Bt3 este din nou foarte mică. Valorile mici se datorează procesului de tasare naturală a solului, dar şi lucrărilor agricole

Coeficientul de ofilire Mijlociu în A şi foarte mare în restul profilului Capacitatea de camp pentru apă Mijlocie pe toată adâncimea profilului de sol

(corespunde unui strat de apă de 276-350 mm/ 100 cm ai solului)

Capacitatea totală pentru apă Mijlocie în Ap, foarte mică în Ao, mică în Ba, mare în Bt1 ; mai jos de acest suborizont este mijlocie

Capacitatea de apă uşor accesibilă (CUA)

470 mc/ha (mică, se încadrează în intervalul 301-500 mc/ha şi sunt necesare udări şi cheltuieli mari pentru aplicarea acestora)

81

PROFIL DE SOL REPREZENTATIV NR. 4

Data efectuării profilului : 09.05. 2007 Localizare: Judeţul A R G E S; Comuna Mozăceni, în N, la cca. m de hotarul cu comuna Negraşi, Tarlaua 50 CONDIŢII DE MEDIU Relief, microrelief: Câmpia Piteştiului, zonă de trecere spre Câmpia Găvanu, altitudine absolută 170 m Pantă, expoziţie, procese de pantă: 0-2% Aspectul terenului: plan, uniform Materialul parental/subiacent: argile lutoase- gonflante Adâncimea apei freatice: peste 10 metri Inundabilitate: - Vegetaţie (cultivată , naturală ): cultură de porumb Influenţe antropice:-

CARACTERE MORFOLOGICE Ap: 0-25 cm; 10YR 4/2 (brun cu slab gălbui), lut argilos mediu, compact-mediu compact, rădăcini subţiri frecvente, reavăn-jilav, poliedric angular mare, slab dezvoltat, friabil, canale de râme, trece clar în: El: 25-39 cm; 10YR 5/4 (brun-gălbui), lut argilos mediu, mediu compact, poliedric mare, friabil, rădăcini subţiri, dese, canale de râme, jilav-reavăn, trece treptat în: BE: 39-57 cm: 10YR 4/3 (brun-gălbui), argilă prăfoasă, reavăn, feţe de alunecare, material din Ap pe crăpături, (mediu( compact, prismatic mediu, trece clar în: Bty1w: 57-82 cm; 10YR 3/2 (brun închis-negricios), argilă lutoasă, jilav, compact, feţe de alunecare, material din A şi din E pe crăpături, prismatic mare, trece clar în: Bt2y(w): sub 82 cm; 10YR 3/4 (brun-gălbui), argilă lutoasă, compact, feţe de alunecare rare, jilav, compact, prismatic mare- bulgăros Unitatea taxonomica de sol: LUVOSOL vertic-moderat hipostagnic luto-argilos mediu/ argile lutoase Alte informaţii:

- rădăcini subţiri şi dese până la 45-50 cm, continuă dar mai rare până la 70-80 cm - mediu compact, poliedric mare/prismatic mare-bulgăros - jilav-umed - în B, crăpături cu material din A şi E, feţe de alunecare - canale de râme în primii 30 cm - în primii 20 cm- paie îngropate odată cu arătura

82

Analize fizico – chimice

Tabelul 26 Orizonturi Ap El BE Bty1w Bty2(w)

Adâncimea de recoltare a probei (cm); 5-15 27-37 42-52 65-75 90-100 Nisip grosier (2,0-0,2 mm); % 1,9 3,3 4,9 4,2 5,3 Nisip fin (0,2-0,02 mm); % 28,9 27,5 9,7 18,9 20,5 Praf I (0,02-0,01 mm); % 17,2 14,8 3,6 10,8 10,0 Praf II (0,01-0,002 mm);% 13,4 14,8 33,1 11,9 12,2 Argilă (sub 0,002 mm);% 38,6 39,6 48,7 54,2 52,0 TEXTURA LAm LAm AP AL AL Schelet; % - - - - - pH în H2O 5,4 5,6 5,6 5,7 6,0 Carbonaţi; % - - - - - Humus;% 2,3 1,5 1,0 1,1 1,4 Indice azot(IN); 1,7 1,2 0,8 0,9 1,2 Fosfor mobil; P ppm 6,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Potasiu mobil; Kppm 130,7 109,5 126,2 144,1 126,2 Baze de schimb (SB);me/100 g sol 18,8 18,8 20,6 26,6 27,2 Acidit. hidrolitică(Ah);me/100g sol 6,3 5,1 5,8 6,4 5,1 Hidrogen schimbabil (SH 8,3 ) 6,4 7,6 7,3 7,9 6,0 Cap. de schimb cationic (Tsh); 25,2 26,4 27,9 34,5 33,2 Cap. de schimb cationic(TAH); 25,1 23,9 26,4 33,0 32,3 Grad de saturaţie cu baze (VAh); % 75 79 78 81 84 Grad de saturaţie cu baze(VSH); % 75 71 74 77 82 Aluminiu mobil ;me/100 g sol 0,2 0,1 0,1 0,1 -. Săruri solubile (1:5);% - - - - - N-NO3 20,221 5,542 1,154 1,151 11,402 N-NH4 5,882 3,325 8,077 4,220 11,402 N-NO3 + N-NH4 26,103 8,867 9,231 5,371 22,804

Caracteristicile fizice şi chimice ale solului (interpretarea datelor analitice) profil nr. 4

Tabelul 27 Reacţia solului Slab acidă în adâncime, iar în rest,

moderat acidă Conţinutul de humus Mic în Ap şi foarte mic în restul profilului Indicele azot Mic Conţinutul de fosfor Foarte mic în Ap şi extrem de mic în

celelalte orizonturi Conţinutul de potasiu Mijlociu în Ap şi în primul suborizont Bt;

în rest este mic Capacitatea de schimb cationic (TSH) Mijlocie Suma bazelor schimbabile (SB) Mică în A şi în E şi mijlocie în continuare Aciditatea hidrolitica (Ah) Mare în A şi în partea superioară a

orizontului B şi mijlocie în rest Gradul de saturaţie cu baze (VSH) Mezobazic în Ap şi eubazic în restul

profilului Textura Fină Conţinutul de carbonaţi - Conţinutul de aluminiu mobil Extrem de mic Rezerva de humus Mică N-NO3 Foarte mare în A, mare în în El, mic în

cea mai mare parte a orizontului B şi din nou foarte mare în adâncime

Interpretarea datelor fizice şi a incilor hidrofizici determinaţi în laborator şi calculaţi profilul de sol reprezentativ nr. 4 Mozăceni

Tabelul 28 Indicele fizic sau hidrofizic Interpretarea datelor analitice sau calculate Textura Fină pe întreaga adâncime Densitatea aparentă Mijlocie în Ap, El, BE şi în Bt1 şi mare în

suborizontul Bt2 Rezistenţa la penetrare Mică în Ap, mijlocie în El şi în BE, iar în orizontul

Bt este mare Conductivitatea hiudraulică Practice nulă pe toată adâncimea Porozitatea totală Mijlocie-mică în Ap şi în El şi mică în BE şi în Bt.

Valorile se datorează în principal tasării naturale, dar orizontul A este compactat şi prin lucrări mecanizate

Coeficientul de ofilire Mare în Ap şi în El, iar mai jos este foarte mare Capacitatea de camp pentru apă Mijlocie pe toată adâncimea profilului de sol

(corespunde unui strat de apă de 276-350 mm/ 100 cm ai solului)

Capacitatea totală pentru apă Mare pe toată adâncimea Capacitatea de apă uşor accesibilă (CUA)

364 mc/ha (mică, se încadrează în intervalul 301-500 mc/ha şi sunt necesare udări şi cheltuieli mari pentru aplicarea acestora)

84

Concluzii 1. Managementul necorespunzător al solurilor, în mod deosebit lucrările solurilor cu utilaje necorespunzătoare, în alte perioade decât la momentul optim de umiditate, printr-un număr mare de lucrări necesare pregătirii pentru însămânţat şi întreţinerii culturilor agricole pot conduce la degradări însemnate ale stării fizice ale solului, respectiv:

- compactare şi creşterea valorii DA (densitatea aparentă a solului) cu implicaţii asupra regimului aerohidric al solului;

- distrugerea structurii solului; - diminuarea activităţii microbiologice a solului cu implicaţii asupra circuitului materiei

organice din sol şi implicit asupra caracteristicilor fizico-chimice ale solului; - consumuri energetice ridicate (preţuri de cost mai mare la lucrările agricole) datorită

caracteristicilor anormale fizice ale solului etc. 2. Managementul necorespunzător al solurilor conduce şi la modificarea însuşirilor chimice ale solurilor, respectiv:

- modificarea conţinutului de humus al solului datorită înfluenţei caracteristicilor fizice (regimul aerohidric) asupra procesului de mineralizare a materiei organice din sol;

- influenţa negativă asupra cantităţii de biomasă care constituie sursa de materie organică supusă mineralizării;

- diminuarea conţinutului de elemente nutritive rezultate din humus, care impun compensarea lipsei cu elemente nutritive din surse minerale (îngrăşăminte chimice);

- modificarea conţinutului de humus din sol prin lucrări neadecvate (lucrările solului pe adâncime mai mare decât cea impusă de grosimea orizontului mineral şi/sau prin amestecarea orizontului mineral cu orizontul subiacent prin lucrarea adâncă cu întoarcerea brazdei), impuse (ameliorarea reacţiei acidă, desţelenirea solului de sub vegetaţie ierboasă, aplicarea îngrăşămintelor în doze nesatisfăcătoare) sau prin tehnologii necorespunzătoare (doze de îngrăşăminte mai mici decât necesarul optim pentru culturi şi menţinerea solurilor în bună stare agricolă şi ecologică, etc.).

3. Realizarea modelelor matematice de prognoză şi evoluţie a stării agrofizice a solului sub influenta lucrărilor agricole permit prognoze şi adoptarea de măsuri care să prevină degradarea stării agrofizice a solurilor care pentru a produce la nivel de cerinţe trebuie menţinute în stare agricolă şi ecologică bună. Funcţionarea modelului necesită date despre sol şi verificări periodice, deoarece tehnologiile de cultură aplicate sunt permanent influenţate de condiţii de climă, care în cele mai multe cazuri sunt imprevizibile şi pot induce modificări variate asupra stării agrofizice a solului Modelele matematice de prognoză permit efectuarea unor intervenţii periodice (completarea deficitului de umiditate şi/sau efectuarea unor lucrări specifice care să conducă la menţinerea apei în soluri, ameliorarea stării chimice prin aplicarea de îngrăşăminte organice şi minerale care contribuie la realizarea recoltelor şi a unei cantităţi sporite de biomasă prîn care se ameliorează cantitatea de materie organică din sol cu efect asupra caracteristicilor fizice şi chimice etc.) strict necesare pentru menţinerea corespunzătoare a stării agrofizice a solurilor.

85

CUPRINS

CAPITOLUL I. Obiectivele generale ale proiectului .....................................................................1 CAPITOLUL II. Obiectivele fazei de execuţie „Baze de date pentru sol-plantĂ utilizate în modelarea efectului lucrărilor solului”............................................................................................2 CAPITOLUL III. Rezumatul fazei..................................................................................................3 CAPITOLUL IV. Realizarea unui sistem informatic geografic pentru managementul stării fizice a solului sub acţiunea diferitelor tehnici de management agricol. ..................................................4

Activitate 2.1. Dezvoltarea unui cadru unitar care să cuprindă caracteristicile specifice ale sub-regiunii, legate de procesele majore de degradare a stării fizice a solului; .................................4 Activitate 2.2. Completarea bazelor de date de sol, climă şi plantă existente la scară naţională, utilizate în simulare, cu o bază de date care caracterizează efectele lucrărilor solului asupra principalelor proprietăţi fizice ale solului .................................................................................12

Parametrii procesului de prelucrare a solului ........................................................................12 Parametrii care descriu starea solului....................................................................................12 Gradul de tasare al solului .....................................................................................................14 Studiu privind procesele de măsurare ale forţei de rezistenţă la tracţiune pentru organele de lucru individuale ale maşinilor de prelucrat solul .................................................................16 Caracteristicile cormanelor de plug .....................................................................................17 Parametrii geometrici ai maşinii de tractat ..........................................................................17 Parametrii cinematici şi dinamici ai procesului ...................................................................18 Relaţii între parametrii procesului de prelucrare a solului ....................................................18 Determinarea lăţimii de lucru...............................................................................................21 Măsurări la încercarea maşinilor agricole destinate prelucrării solului.............................21 Încercarea plugurilor cu cormană şi a maşinilor de afânat solul ........................................22 Încercarea frezelor ................................................................................................................26 Încercarea grapelor cu discuri .............................................................................................28 Încercarea combinatoarelor .................................................................................................29 Determinarea indicilor energetici ai agregatelor.................................................................30 Determinarea gradului de utilizare a puterii motorului tractorului.....................................31 Aplicatii ale metodelor numerice la estimarea influentei unor parametri asupra plastificării solului supus procesului de prelucrare efectuat de organele de lucru ale masinilor agricole destinate acestui scop............................................................................................................32

Încercări de deformare ale solurilor argiloase umede ...............................................................36 Activitate 4.1. Evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung; .....................................................................................45

Estimarea potenţialelor efecte induse de degradarea stării fizice a solului asupra resurselor din zonă şi evaluarea potenţialului de risc de degradare a stării agrofizice a solului în managementul agricol pe termen lung ..................................................................................45 Indicator : DENSITATEA......................................................................................................45 Indicator: CAPACITATEA PENTRU AER– volumul porilor umpluţi cu aer la o sucţiune specificată..............................................................................................................................48 Indicator : VULNERABILITATEA LA COMPACTARE .......................................................50

86

CAPITOLUL VI. Concluzii ..........................................................................................................55 Anexă ............................................................................................................................................56 MODEL DE DISTRIBUŢIE SPAŢIALĂ PENTRU PROGNOZA STĂRII AGROFIZICE A SOLULUI SUB INFLUENŢA LUCRĂRILOR AGRICOLE – MOSTA – STUDIU CAZ PENTRU COMUNELE CĂLDĂRARU ŞI MOZACENI (JUDEŢUL ARGEŞ) ........................56

COMUNA CĂLDĂRARU .......................................................................................................57 COMUNA MOZĂCENI ...........................................................................................................76 Concluzii ...................................................................................................................................84

CUPRINS......................................................................................................................................85

Date post:	06-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	dangmien
View:	242 times
Download:	2 times

CAPITOLUL I. OBIECTIVELE GENERALE ALE … nationale/MOSTA/MOSTA_Raport… · 2 capitolul ii....

Documents