Solurile şi depoluarea lor

8/8/2019 Solurile i depoluarea lor

1/43

Victor abliovschi (2009) GEOCHIMIA MEDIULUI1-3. Pdurile; 4-5, Atmosfera;Poluarea atmosferei; 6.Zona costier; 7. Energii neconvenionale; 8-9. Hidrosfera;

Poluarea i depoluarea apelor; 10-11. Solurile; Depoluarea solurilor; 12. Vegetaia agricol, forestier,Rezervaii; 13.Poluarea Mrii Negre, Canalului Dunre-Marea Neagr cu metale grele; 14. Geochimia deeurilor municipale solide.

1.10. Solurile i depoluarea lor

Prin sol, n accepiunea lui Dokuceaev (1883) se neleg orizonturile de roci de lasuprafaa crustei terestre care au fost supuse n timp aciunii apei, aerului i a diverselor

organisme vii sau moarte i transformate n scoare de alterare, care se manifest prin modificriimportante n compoziia chimico-mineralogic, structura, textura i culoarea acestor formaiuni in care sub aciunea microorganismelor s-au transformat n soluri. Unde acestea nu exist, nuexist soluri, i putem vorbi de un amestec artificial sau o roc endogen sau sedimentar(Dokuceaev,1950, p.100).

n opinia lui Murgoci et al., (1927), solul este ptura care face relaia ntre roc i lumeavie. Mrza i Constantina (2005) consider: solul este produsul interferenei active, simultane idifereniate n profil vertical, dintre epigeosferele Pmntului: litosfera hidrosfera biosfera atmosfera (i ntr-un sens mai larg cosmosfera), fiecare dintre acestea intervenind prin procesespecifice reunite n final ntr-un factor summum (lito bio geochimic), corespunztor

pedogenezeiBaza Mondial de Referin pentru Resursele de Sol (W.R.B. 1998) definete solul ca:

un corp natural continuu, care are trei dimensiuni spaiale i o dimensiune temporal i care

posed trei caracteristici principale i anume: este format din constitueni minerali i organici i include faze solide, lichide i gazoase; constituenii sunt organizai n structuri specifice pentru mediul pedologic. Aceste

structuri formeaz aspectul morfologic ale nveliului de sol echivalent cu anatomia fiinelor vii.Ele rezult din istoria nveliului de sol, din dinamica i proprietile lui actuale. Analiza structurilor

nveliului de sol faciliteaz percepia proprietilor fizice, geochimice i biologice i permitenelegereaprezentului, trecutuluiiprezice viitorul lui;

nveliul de sol este n evoluie constant i permanent ceea ce d solului a patradimensiune timpul .(Contoman i Filipov,2007).

2. Geneza solurilor implic obligatoriu dou etape, marcate de procese distincte: etapaprepedogen(formarea scoarei de alterare) i etapapedogenangajat n procese biochimiceRocile din scoara de alterare (produsul direct prefigureaz n relaie cu factorii climatici i

biotici natura solului(produs indirect), suma proprietilor sale. Procesul continuu de transformarefizico chimic a scoarei de alterare determin formarea unor minerale secundare (neominerale:oxizi i hidroxizi, carbonai, sulfai i silicai) din cele primare. n cazul scoarelor de alterare suntimportante procesele de oxidare, care se desfoar la partea superioar a lor i fenomenele decimentare care se manifest la partea inferioar a materialului parental dezagregat.

Dac roca vie este sursa indirect de solificare, sursa direct este reprezentat descoara de alterare. Intervenia microorganismelor i n general a substanelor organicedetermin geneza solului (substane organice humice SOH i substane organice nehumice SONH), determin formarea solurilor. Deci, solul este nveliul superficial al scoarei de alterare,bogat n substane organice, caracterizat prin geochimie, structur, textur (care-i confer

permeabilitate pentru ap i aer). Se reine n final relaia inseparabil dintre factorul geologic(materialul parental), factorul fizico-geografic (clim, relief etc.) i biotic (animal, vegetal) nformarea solurilor i care ofer hrana plantelor i n general a omenirii (Mrza i Constantina,2005).

La factorii de solificare se atribuie: 1. materialele parentale, 2. vegetaia i organismelevii, 3. climatul, 4. relieful, 5. apele din sol i 6. cele subterane, 7. timpul i 8. activitatea tehnogena omului.

1. Materialele parentale reprezint partea superioar a litosferei alctuit din roci, careprin procese de solificare se transform n soluri. n general, produsele de alterare a materialelorparentale se coreleaz cu caracterul petrografic, chimism i condiia climatic. Materialeleparentale influeneaz evoluia pedogenezei i a chimismului global al acestora (Cernescu,1959).

1.1. Alterarea granitelor (parageneza: cuar, ortoclaz, plagioclazi, muscovit-biotit,hornblend i accesorii) induce formarea mineralelor argiloase (caolinit, illit, montmorillonit prinalterarea feldspailor; hidrobiotit, clorite, vermiculit, goethit pe suport mafic).

195


2/43



1.2.Mafitele (roci bazice) gabbro, norit, dolerit, bazalt i 1.3. ultramafitele (peridotite,

perknite) conduc la formarea unor asociaii de minerale secundare bogate n magneziu i fier: a.pe seama olivinei se formeaz mineralele serpentinice (crisotil, lizardit, antigorit), b. amfibolii,piroxenii i biotitul trec n brucit, biotit secundar (hidrobiotit), vermiculit, saponit, clorite (pennin,clinoclor, sheridanit, diabantit), epidot zoizit, c. carbonai de magneziu, fier i mangan, talc,magnezit, iard. feldspaii plagioclazi bazici se convertesc n epidot, smectite, halloysit, nontronitetc. Solurile, dezvoltate pe mafite, sunt mbogite relativ n: Ni, Cu, Co, Zn; pe rocile acide Lii Be, pe ultramafite:Cr, Ni, Co i platinoide (Pt, Pd, Os, Ir).

1.3. Materialele parentale mbogesc solul cu o cantitate determinat de elementechimice. Astfel, a. n argilele loessoide se vor forma soluri cu coninuturi ridicate de carbonat decalciu i magneziu (ppui de calcit sau dolomit), n timp ce solurile evoluate pe: b. argile inisipuri glaciare nu vor conine aceste elemente.

1.4. Pentru solurile formate pe materiale parentale lipsite de carbonai, este tipic,reacia acid a soluiei solului.

2. Compoziia granulometric a rocilor influeneaz asupra permeabilitii solului pentruap i aer, determin umiditatea i capacitatea de a reine apa, adic determin regimul apelordin sol, condiiile necesare creterii plantelor i viteza de deplasare a substanelor nutritive nacesta.

3. Compoziia mineralogic i chimic a materialelor parentale exercit o influen asupra

desfurrii proceselor chimice n sol i formarea compoziiei a acestuia. Minerale relicte. Grupamineralelor relicte din soluri reprezint: a. fragmente minerale sau mineraloclaste(0,002 0,2 mm), b.fragmente litice netransformate, rezultate din rocile solificate, b.1. solurilemai puin evoluate protisolurile (litosol, regosol, psamosol, aluviosol, entiantrosol) vor conine ocantitate mai mare de minerale relicte (definite n geochimie rezistate), pe cnd n celeevoluate (cernisoluri, umbrisoluri, cambisoluri, luvisoluri, spodisoluri, pelisoluri, andisoluri,hidrisoluri, salsodisoluri, histisoluri) apar rareori, cu frecvena cea mai mare n cernisolurileevoluate pe loessuri, n care mineralele relicte sunt: amfiboli, epidot, cianit, granai(metamorfice),zircon, turmalin, rutil, ilmenit (magmatice); cuar, feldspai i muscovit (sedimentare).(Cremaschi, 2004).

3.1. Natura mineralogic a relictelorse coreleaz cu petrotipul rocilor din care provin: ngranitoide: zircon, apatit, casiterit, turmalin, cuar; n mafite: titanit, ilmenit, leucoxen, magnetit.Relictele metamorfitelor conin o asociaie de: cianit, zircon, granat, staurolit, cuar cu extincie

ondulatorie(Mrza i Constantina,2005). Minerale autigene sunt importante pentru soluri i suntcunoscute ca minerale de neoformaie, remarca este valabil i pentru i pentru ptura de solcare suport transformri mineralogice continui.

3.1.1. Elemente native: Au, Ag, Cu, Fe, Hg, paltinoide (Pd,Os,Ir), S, C (diamant, grafit)3.1.2. Sulfuri i sulfosruri: Cu, Zn, Pb, Fe, Co, As, Ni, Ge, Mo, Se, Sn, Bi.3.1.3. Oxizi i hidroxizi: Fe (goethit, lepidocrocit), Mn (psilomelan, wad) din alterarea

silicailor de Fe Mg Mn (piroxeni, amfiboli, biotit).3.1.4. Silicaii n raport cu structura intern se grupeaz n nezosilicai [SiO4]-4 (olivine,

granai, zircon, sillimanit,staurolit); sorosilicai [Si2O7] -6 (epidot, zoizit, orthit), lawsonit(mineral demetamorfism sczut) i astrofilit (specific granitelor sodice); ciclosilicai [Si3O9]-6 (wollastonit), !Si4O12]-8 (apofilit), !Si6O18]-12 (beril, cordierit); inosilicai [Si2O6]-4 piroxeni (enstatit, bronzit,hipersten, augit, diallag, diopsid, spodumen, hedenbergit); [Si8O22]-8amfiboli(tremolit, actinolit, Mghornblend, Fe hornblend, kersutit, antofilit); filosilicai [Si4O10]-4 (talc, pirofilit, micele, cloritele,

montmorillonitul); tectosilicai [(Sin-xAlx)O2n]-x

(cuarul, feldspaii, feldspatoizii, scapolitele,zeoliii). ntre cationii silicailor predomin: Na+, K+, Ca2+, Ba2+ etc.3.1.5. Carbonai [CO3]-2 cu Mg, Fe, Mn, Zn, Pb, Ba, Cu, n soluri calcit CaCO3.3.1.6. Sulfai [SO4]-2 cu Ca (gips, anhidrit), Ba (baritin), Sr (celestin), Pb (anglezit), Zn

(smithsonit).3.1.7. Borai ludwigit (Mg,Fe2+)2Fe3+[BO3]3.1.8. Fosfai [PO4]-3 clorapatitCa5[PO4]3Cl, fluorapatitCa5[PO4]3F. Fosfaii secundari

(dahlit) pot s apar n soluri)3.1.9. Minerale organice. chihlimbar

196


3/43



Tundrarctic

Tufriuritundr

Moliditaiganordic

Moliditaigasudic

Stepumed

Stepuscat

Semideert

Biomas Azot

0

500

1000

1500

2000

Biomasa (N, cenusa) in ecobiomii din emisfera boreala

Biomas Azot

Biomas Cenu

Fig. 10.1. Variaia biomasei n diverse ecosisteme din emisfera boreal(abliovschi,2008)

4. 4. Organismele vii joac un rol conductor n procesul de solificare. Deosebit deridicat este rolul plantelor i microorganismelor.

4.1. Plantele furnizeaz solului substana organic, creaz i susin activ curenii desubstane nutritive: 1) substanele din cenu din orizonturile inferioare a profilului spre celesuperioare i suprafa; 2) substane organice, sintetizate din carbonul atmosferic; 3) azotulsoluluii umiditatea soluluin orizonturile superioare ale solului; 4) oxigenul din atmosfer n soli 5) dioxidul de carbon din sol n atmosfer.

Variaia coninutului de azot i cenu din biomasa ecobiomilor emisferei nordiceevideniaz urmtoarele reducere de coninuturi:

Azot molidi taiga (S) tufriuri tundr molidi taiga (N) step umed step uscat tundr arctic semideert

Cenu: molidi taiga step umed tufriuri tundr step uscat semideert tundr arctic

Astfe, azotul scade din biomas de la tufriurile de tundr la cea de semideert, n timpce cenua scade de la stepa umed (preerie) prin semideert la tundra arctic. Remarcm cvaloarea coninutului de cenu este identic indiferent dac ne referim la molidiuri de taiga,nordice sau sudice.

Aprovizionarea solului cu compui organici, care sunt produi de plante, absorbia dectre vegetaie a elementelor de cenu i transferul acestora n sol dup moartea substanei vii,se desfoar n diverse zone climatice cu intensitate diferit (tab. 84,85).

5. 4.2. Microorganismele asigur degradarea resturilor organice, n urma cruia seformeaz acizii organici, sub aciunea crora este posibil alterarea mineralelor i transferulproduilor de transformare n soluie. Unele microorganisme pot determina degradarea unorminerale stabile, cum ar fi feldspaii i cuarul. Exist microorganisme, care asimileaz azotulelementar din atmosfer, pe care l va transfera ulterior n procesul de solificare.

Esena factorului biologic const n faptul, c plantele verzi n simbioz cu

microorganismele antreneaz n procesul de solificare energia radiant a Soarelui i creaz uncurent ascendent de substane de cenu i azot, compoziia cruia este determinat departicularitile biologice ale plantelor (Rode si Smirnov,1972).

Din analiza fig. 8.7 se evideniaz oscilaii deosebite de ale cantitilor de: 1. biomas(t/ha) valoarea maxim n solurile fertile de stejri, urmat de molidiuri taiga (S i N), tundrarctic, preerie (step umed), i minim n tufriurile de semideert. n cazul 2. biomasei

plantelor terestre (%t/ha) aceasta scade de la molidi taiga stejri tundr arctic tufriuri tundr tundr actic. Pentru 3. biomas rdcini maxim n stepa uscat tufriuri semideert tufriuri tundr tundr arctic. La 4. biomas adaos: molidi taiga

197


4/43



stejri tundr arctic; 5. biomas defoliere (t/ha) maxim preerie (step umed) i minim ntundra uscat.

Ultimul parametru 6. litiera forestier, prezint valoarea maxim n molidiurile detaiga,iar minimul n stepa uscat i tufriurile de semideert.

Din analiza fig. 8.7 se evideniaz oscilaii deosebite de ale cantitilor de: 1. biomas(t/ha) valoarea maxim n solurile fertile de stejri, urmat de molidiuri taiga (S i N), tundrarctic,preerie (step umed), i minim n tufriurile de semideert.

6. Tabelul 10.1. Acumularea azotului i elementelor de cenu n vegetaie (kg/ha)

Tipul de vegetaie

Coninutul nBiomas

Acumulate anual devegetaie

TTransferate anual n soluri

de vegetaie

Coninutul deazot al litiereii de cenu

Azot Cenu Azot Cenu Azot CenuTundr arctic 81 78 21 17 20 17 280

Tufriuri tundr 486 428 52 58 51 56 4200Molidi taiga nordic 350 1960 58 60 48 52 1300Molidi taiga sudic 720 1960 41 114 35 85 1300

Step umed 274 909 161 521 161 521 800

Step uscat 103 242 45 116 45 116 70Semideert 61 124 18 41 18 41

Tundrarctic

Tufriuritundr

Moliditaiganordic

Moliditaigasudic

Stejri(solurifertile)

Stepumed,

prerie

Stepuscat

Tufrisemideert

Biomas1 soluri, t/ha

Biomas1 Defoliere2, t/ha %0

50

100

150

20 0

250

300

350

40 0

Variaia biomasei, adaos, defoliere i l i tiera forestier din ecobiomi ai e

Biomas1 soluri, t/ha

Biomas1 Plante terestre,

Biomas1 rdcini, %

Biomas1 Adaos, t /ha %

Biomas1 Defoliere2, t/ha

Litier fore stier t/ha

Fig. 10.2. Variaia biomasei, adaos de defoliere i litier forestier din ecobiomiiemisferei boreale (abliovschi,2008)

198


5/43



n cazul 2. biomasei plantelor terestre (%t/ha) aceasta scade de la molidi taiga

stejri tundr arctic tufriuri tundr tundr actic. Pentru 3. biomas rdcini maximn stepa uscat tufriuri semideert tufriuri tundr tundr arctic. La 4. biomasadaos: molidi taiga stejri tundr arctic; 5. biomas defoliere (t/ha) maxim preerie(step umed) i minim n tundra uscat.

Cantitatea de azot i cenu din vegetaia anual a diverilor ecobiomi este prezentat nfig. 8.8. De aici se evideniaz coninuturi maxime de azot i cenu n vegetaia dezvoltat nstep umed (preerie), urmate n ordine descresctoare de step uscat i molidi taiga nordic,tufriuri tundr, molidi taiga sudic i semideert sau tundr arctic.

Tabelul 10.2. Indicatorii productivitii biologice a vegetaiei(245)(Beus et al.,1976)

Tipul de vegetaieBiomas1

Adaos,t/ha

Defoliere2,t/ha

Litierforestier

t/hasoluri,t/ha

Planteterestre, %

Rdcini,%

Tundr arctic 50 30 70 1,0 1,0 3,5Tufriuri tundr 21,8 17 83 2,5 2,4 83,5

Molidi taiga nordic 100,0 78 22 4,5 3,5 30,0Molidi taiga sudic 330,0 78 22 8,5 3,5 35,0

Stejri (soluri fertile) 400,0 76 24 9,0 6,5 15,0Step umed, prerie 25,0 32 68 13,7 13,7 12,0

Step uscat 10,0 15 85 4,2 4,2 1,5Tufri semideert 4,3 13 87 1,2 1,2 -

1 biomas cantitatea total a substanelor organice din comunitatea vegetal.2 Defoliere cantitatea anual de substan organic moart.

Pentru vegetaia anual a diverilor ecobiomi din emisfera boreal se constat (fig.8.8)coninuturi apropiate de azot i cenu n vegetaia anual la tufriurile de tundr, molidiuri detaiga nordic, valori aproximativ egale pentru molidi taiga sudic i step uscat, iar valorileminime n cele de semideert (N) sau tundr arctic (cenu).

Tundrarctic

Tufriuritundr

Moliditaiganordic

Moliditaigasudic

Stepumed

Stepuscat

Semideert

Anual vegetaie Azot

0

100

200

300

400

500

600

N i cenu vegetaie din diverse ecobiomur

Anual vegetaieAzot

Anual vegetaie

cenu

Fig.10.3. Azotul i cenua n vegetaia anual a diverselor ecobiomuri din emisferaboreal (abliovschi,2008)

199


6/43



Pentru vegetaia anual a diverilor ecobiomi din emisfera boreal se constat (fig.8.8)

coninuturi apropiate de azot i cenu n vegetaia anual la tufriurile de tundr, molidiuri detaiga nordic, valori aproximativ egale pentru molidi taiga sudic i step uscat, iar valorileminime n cele de semideert (N) sau tundr arctic (cenu).

Un rol deosebit n procesul de solificare l joac i algele, ciupercile, actinomicetele,licheniii organismele solului.

4.2.1. Algele se dezvolt la suprafaa solului. Cantitile cele mai ridicate se constat nanii cu un nivel ridicat al precipitaiilor. Sub influena lor are loc sinteza substanelor organice noi;ciupercile i actinomicetele (organisme monocelulare sau celule de tip bastona capabile de a seramifica) sunt principalii ageni de degradare a substanei organice, chiar i a celor extrem destabili, cum ar fi celuloza i lignina.

7. Acizii organici (huminici, fulvici, formic, acetic (preerie) i oxalici) care se formeazprin acest proces mresc aciditatea solului i particip efectiv la alterarea supergen a rocilor imineralelor; solubilitatea elementelor (Al, Si, Fe, Ca, Mg) este net superioar n acizi organici,comparativ cu mediul de ap distilat (laborator), n natur singura ap cu mineralizare reduseste apa de ploaie (pH 6,2 6,8) deci apropiat de neutru. Proporia de mangan dizolvat dinmafitele alterate sub aciunea acizilor organici i cantitatea de cationi extras ntr-o unitate detimp a fost urmrit experimental. n mediu de acizi huminici extrai din spodisoluri tipul podzol,din Tasmania (Australia, tabelul 8.56)(Stumbea,1999). Aceste date subliniaz agresivitatea

deosebit de ridicat a acizilor huminici, comparativ cu a apei ncrcate cu CO2 atmosferic.Fig. 8.10. exprim sugestiv puterea ridicat a extraciei elementelor cu AH 0,1%: scade la

pertit de la Na spre K i Al, siliciul este prezent n proporie redus; crete la biotit de la Mg Fe Al fiind minim pentru siliciu; la enstatit, ortopiroxen se observ coninuturi crescute de Mg i Fe,siliciul are aceeai comportare ca i n filosilicai, creterea maxim apare la epidot unde Ca i Alating valorile maxime de extracie.

Tabelul 10.3. Reacia apei i acizilor huminici cu unii silicai(Baker, citat de Stumbea,1999)

Mineralul Elementul Cantitatea de metal extras n 5 zile [ g/cm2]H2O/atmosferCO2 0,1% AH

Feldspat K (pertit)(K,Na)[AlSi3O8]

Na 340 1260

K 190 640Al 9 220Si 4 4

BiotitK(Mg,Fe)[AlSi3O10](OH)2

K 60 100Mg 20 90Fe 4 240Al 9 300Si 4 5

Enstatit(Mg,Fe)2[Si2O6]

Mg 80 620Fe 4 220Si 5 4

EpidotCa2Fe3+[Al2O.OH|Si2O7|SiO4]

Ca 1800 10700Fe 10 1300Al 40 320

Si 4 5

Puterea de extracie este mrit i de caracterul macromolecular al moleculelor de acizihuminici, dar i de coloizii humici formai. Dar i caracterul acid al soluiilor de acizi huminici.

200


7/43



Na K

1Pe

Al Si K Mg

2Bi

Fe Al Si Mg

3En

Fe Si Ca Fe

4Ep

Al Si

apa

0,1%AH

Cantitateaextrasdeelement n5zile, experiment api 0,1%AHn

1.pertit; 2.biotit;3. Enstatit i 4. Epidot

Fig. 10.4. Cantitatea extras de element n 5 zile ( g/cm) cu ap i 0,1%AH1Pe pertit; 2Bi. biotit; 3En. enstatit; 4Ep. Epidot (abliovschi,2008)

8. Din fig. 10.5. se constat extracia energic n soluiile apoase 0,1% de acid huminic,dup 5 zile, a Na, K i Al din pertit (K,Na)[AlSi 3O8]; crescut a Fe i Al din biotit; Mg i Fe dinenstatit, dar i a unor proporii ridicate de Ca i Fe din epidot. Solubilizarea este mai lent nfilosilicai, medie n inosilicai ortopiroxeni i tectosilicai - feldspai i energic n sorosilicai

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

NaKA

lSiKMgFeAlSi

MgFeSiCaFeAlSi

1Pe 2Bi 3En 4Ep

0,1%AH

apa

Fig. 10.5. Extracia energic a elementelor din diverse minerale n ap distilat i soluieapoas 0,1% AH (1. pertir; 2. biotit; 3. enstatit; 4. epidot) (abliovschi,2008)

K Mg Fe Al Si

apa0

50

100

150

200

250

300

apa

0,1%AH

K Mg Fe Al Si

apa0

50

100

150

200

250

300

apa

0,1%AH

Fig. 10.6. Pertit Fig. 10.7. Biotit

201


8/43



Mg3E n

FeSi

ap a0

20 0

40 0

60 0

8 00

Ens ta t

ap a

0,1% A

Ca Fe

4E pA l S i

ap a

0

5 0 0 0

1 0 0 0 0

1 5 0 0 0

Epido

ap a

0,1% A

Fig. 10.8. Enstatit Fig. 10.9. Epidot

4.2.2. Lichenii absorb selectiv din rocile pe care s-au format, elementele necesarenutriiei i nainte de toate P, S,Ca, Ki Na. Organismele solului, ndeosebi rmele dup ploaie,particip activ la degradarea substanei organice.

9. 5. Proprietile i implicarea coloizilor n sol. n constituia solurilor apar diveri coloizi

minerali, organici i organo-minerali. Coloizii minerali sunt reprezentai de: 1. argile, 2. oxizi defier, 3. coloizi de aluminiu, 4. silice etc. Argila este principalul coloid mineral din sol. Coloiziiorganici sunt reprezentai de acizii huminici, acizii fulvicii de humine.

5.1. Acizii huminici (cenuii i bruni) apar n toate tipurile de sol. Domin n solurile destep i silvostep, formndu-se prin degradarea resturilor vegetale ierboase sub aciuneabacteriilor. Acizii huminici cenuii sunt legai energic de mineralele argiloase. Ei constituiemasa principal a humusului din cernisoluri (cernoziomuri, faeziomuri, rendzine i alte soluribogate n calciu).Acizii huminici bruniau o pondere mai ridicat dect cei cenuii n spodisoluri

prepodzol, podzol i luvisoluri - brun rocat de pdure. Proporia acizilor huminici din masahumusului difer n funcie de tipul de sol i condiiile de humificare. Acizii huminici formeaz cumetalele alcaline humai solubili n ap. n combinaie cu metalele alcalino pmntoase imetalele grele formeaz o serie de compui insolubili. Posed o capacitate de schimb cationicridicat, iar valoare schimbului difer n sol funcie de pH(Prvu,1999).

5.2. Acizii fulvicise formeaz n proporie ridicat n solurile ecobiomului forestier prindegradarea resturilor vegetale sub aciunea ciupercilori n proporie minor de ctre bacterii iactinomicete. Formeaz faza major a humusului din spodisoluri podzol sau luvisoluri luvosolbrun sau brun-rocat de pdure. Formeaz fulvai sau compui solubili n ap, soluii molecularesau semicoloidale. Posed o capacitate de schimb ionic mai mic dect a acizilor huminici.

Recent (Andelkovi et al., 2001) evideniaz o reducere a interferenei oxigenului asupra structuriii geochimiei acizilor humici (dintr-o pdurea de fag din Serbia), izolai n atmosfer de azot. Probele deacizii humici au fost extrase prin metoda IHSS n aparatur de sticl (care a fost meninut 24 de ore nHNO3 10% i splat i cltit cu ap bidistilat. Extractele de acizi humici au fost obinute din probe de solbogate n humus pe adncimea de 0 10 cm, din pdure de fag, n toamna anului 1998,

Proba de sol de pdure de fag (50 g au fost tratate cu H3PO4 la pH = 1 2), dup filtrares-a obinut o prob de sol lipsit de unele elemente solubile n acid fosforic (carbonai i fier),care a fost supus extraciei cu NaOH dezoxigenat la pH 11, timp de 24 ore n atmosfer de azot,suspensia obinut a fost centrifugat obinndu-se un reziduu de sol i un extract , ca a fost

supus unei acidifieri cu H2SO4 la pH = 1,0 timp de 24 ore i centrifugat, obinndu-sefraciunea huminic care este precipitat din soluie, filtrat, n soluie a trecut fraciunea deacizi fulvici, fraciunea de AH a fost purificat cu KOH/KCl, centrifugat, acidifiat cu H 2SO4 icentrifugat, a rezultat o soluie i un precipitat de AH care a fost tratat cu amestec de H2SO4/HF,centrifugat, splat cu ap bidistilat (pn la reacia negativ a SO42- cu soluie de BaCl2) seobine astfel concentratul de acizi huminici (humai) care pot fi transformai ulterior n AH, formahidrogenat (Metoda IHSS N2/Mn).

202


9/43



10. Tabelul 10.4. Analiza elemental a acizilor huminici izolai din solurile pdurii de fag prinmetoda IHSS-N2/Mn(Alelkovi et al.,2001)

Element/Raport

AH izolat (N2)padure fag

AH izolat (O2) Valori literatur pentruacizii huminici

Eliott, prerie Suw, turb media IntervalC 44,86 57,85 55,30 55,40 37,18 64,10H 4,82 3,66 3,74 4,80 1,64 8,00N 2,66 4,12 3,62 3,60 0,50 7,00S 0 0,43 0,69 0,80 0,1 4,88O 47,66 33,92 36,63 36,00 27,1-51,98

C/N 19,67 28,35 19,16 22,39 19,16 28,35H/C 1,29 0,75 0,81 1,04 0,08 1,77O/C 0,80 0,41 0,44 0,50 0,33 0,97

Cenu, % 2,69 0,81 1,12 1,54 0,81 2,69

C N OH/C

Cenu,% Fag(N2)

0

10

20

30

40

50

60

%

Compoziia elementalaacizilor huminici extrai din sol pdurefag(N2) i izolat

(O2) dinEliott - prerie, stepumedi Suwannee, turb

Fag(N2)

AHizolat (O2) El,

prerie

AHizolat (O2)Suw,turba

Fig. 10.10. Compoziia elementar a acizilor huminici (C,H,N,S,O; C/N, H/C i O/C) obinut laextracie n atmosfer de azot (Adelkovic et al.,2001) i oxigen (IHSS,2004)(abliovschi,2008)

Geochimia acizilor huminici extrai din solurile pdurilor de fag din Serbia n atmosfer de azot secaracterizeaz prin coninuturi reduse de carbon (sub 42%), comparativ cu dou probe etalon IHSS cubalori de 66% (Eliott, prerie) i Suwannee, turb S. U. A. Raportul atomic C/N este mai mic dect n AHextrai din solurile de preerie, dar apropiat de cel extras din turba Suwannee (IHSS,2004).

Distribuia gruprilor funcionale coninnd oxigen (meq/g) n AH extrai din soluri prin cele treimetode recomandate de IHSS este dat n tabelul 8.58.

203


10/43



Aciditatetotal

(meq/g)

COOH(meq/g]

OHfenolic(meq/g)

IHSS O2IHSS N2

IHSS N2/Mn

0123

4567

8

Distribuia gruprilor f uncionale n AH obinui prin cele trei

metode (Adelkovic et al.,2001)

IHSS O2

IHSS N2

IHSS N2/Mn

Fig. 10.11. Distribuia gruprilor funcionale coninnd oxigen din AH extrai prin cele trei metodeIHSS (abliovschi,2008)

Pe spectrele de absorbie IR inregistrate cu transformanta Fourier se constat existena benzilor deabsorbie aromatice, alifatice, carboxilice i hidroxilice. Banda intens de la 3400 3300 cm-1 reflectprezena gruprilor OH din alcooli, fenoli i acizi carboxilici. n probele cu un coninut redus de N, n spectrenu apar benzile aminelor i amidelor. Banda de absorbie de la 2927 i 2853 cm-1 sunt determinate dealungirea legturii C H din gruprile metil(CH3) i metilen (CH2).

Tabelul 10.5. Distribuia gruprilor funcionale coninnd oxigen (meq/g) din AH extrai prin cele treimetode (IHSS,2004)

Acizi huminici extrai prin metodele

IHSS O2 IHSS N2 IHSS N2/MnAciditate total (meq/g) 4,17 5,81 7,41COOH (meq/g] 3,20 3,40 3,50

OH fenolic (meq/g) 0,97 2,41 4,11

Dou din benzile puternice de la 1721 i 1639 cm-1 sunt legate de vibraia legturilor C = O agruprilor carbonil i carboxil, dar i a unor vibraii legate de legtura C C aromatic sau unitilormoleculare alifatice conjugate cu C = O. ntre spectrele de absorbie IR ale celor trei produi nu existdeosebiri majore.

Participarea structurilor alifatice este mult mai ridicat n situaia AH izolai cu ap deoxigenat.Utilizarea metodei IHSS N2/Mn permite conservarea structurii compuilor organici din soluri.

11. Huminele, constituie o fraciune important a humusului, sunt solubile n soluiialcaline, acizi i ap, prezint capacitate de schimb ionic. Formeaz cu Al3+ sruri complexe. Suntrezistente la aciunea de degradare realizat de diverse microorganisme. Au o importan

deosebit pentru fertilitate. Constituie compui organo-minerali extrem de stabili n combinaie cumineralele argiloase, hidroxizii de fier i hidroxizii de aluminiu. Condiioneaz n mare partegradul de formare i de stabilitate a structurii solului.

nsuirile funcionale ale coloizilor n sol constau n: adsorbie, schimbul de cationi icoagulare. Adsorbia ca proces geochimic const din atragerea i reinerea la suprafaaparticulelor coloidale a unor ioni. Particulele coloidale de humus i argil cu sarcini electricenegative atrag i fixeaz cationii, ei pot fi nlocuii cu alii. Capacitatea de adsorbie i de schimbcationicdifer de la o clas de sol la alta, funcie de cantitatea coloizilor i cationilor. Cationii careposed ncrcare electric pozitiv produc unirea mai multor particule coloidale, fenomencunoscut sub denumirea de coagulare. Unii cationi (Ca2+,Mg2+) provoac o coagulare

204


11/43



ireversibil, n timp ce alii (Na+, K+, H+) o coagulare reversibil. Coloizii din sol sunt asociai,uniii, rezultnd complexul coloidal sau argilo humic, care funcional devine un complexadsorbtiv.

12. Biomasa incendiat introduce n atmosfer dioxid de carbon dar produce i crbune,care contribuie la stabilizarea carbonului organic din sol, fiind i un important element de stabilirea istoriei mediului. Studiile experimentale la un an dup operaiuni de tiere i incendiere ntr-unsit experimental forestier a urmrit determinarea carbonului organic din sol i coninuturile decrbune care au modificat culoarea solului n profilul solului, de la adncimile de (0 1, 1 2,5 i2,5 5cm), imediat dup incendiere i dup o perioad de un an. Se constat c particulele decrbune din pdurea incendiat au fost ncorporate n matricea solului, posibil cu participareaamestecrii de ctre animale n stratul de 0 1 cmm iar dup un an, concentraiile de carconorganic au crescut pn la nivelul a 0,4 g/kg iar proporia carbonului din crbune la carbonulorganic din sol (COS) crete de la 2,8 la 3,4%; la coninuturile de COS nu apar diferene majore.

n probele recoltate de al adncimea de 0 - 5 cm apar corelaii bune ntre Carbonul din crbune iC organic din sol. Autorii ajung la concluzia c n holocen biomasa ars a influenat concentraiilede crbune din sol i culoarea acestora.

Tabelul 10.6.. Media, L*, COS, CrbuneC, masa de crbune n probele de control, celeincendiate n 2004 i reanalizate n 2005 (Eckmeier et al.,2007)

ProbaAdncimea N L* COS Crbune C Crbune C Masa

CrbuneCm g/kg g/kg %din COS g/kg

Control 0 -1 14 49,5 53,9 1,5 2,8 2,0Control 1-2,5 14 51,3 38,9 1,1 2,7 1,4Control 2,5-5 19 52,7 31,1 0,8 2,5 1,0Media2 0 5 51,6 37,9 1,0 2,6 1,3Incendiat 0-1 17 47,9 55,2 1,6 3,0 2,1Incendiat 1-2,5 17 50,3 39,5 1,1 2,8 1,4Incendiat 2,5-5 19 52,5 29,7 0,8 2,6 1,0Media2 0-5 50,9 37,7 1,1 2,7 1,4

Incendiat 1 an 0-1 20 46,3 55,2 1,9 3,4 2,5Incendiat 1 an 1-2,5 20 49,6 38,8 1,1 2,7 1,4

Incendiat 1 an 2,5-5 20 53,0 26,8 0,5 2,1 0,7Media2 0-5 50,6 36,0 0,9 2,5 1,3n-nr.probe; L culoarea solului exprimat n luminozitate (Commision Internationale de l' Eclairage, CIE 1976 StandardObserver), exprimat printr-o scar n care L = 0 (negru absolut) pn la 100 (alb absolut). Se utilizeaz n acest scopspectrometrul color (Dr. Lange spectro color). Pentru analiza micromorfologic probele de sol au fost introduse n pefolii Kubina (8 x 6 x 4 cm), fragmentele arse n aer au fost impregnate cu Palatal P80-21 rin poliesteric (BASF) itiat n seciuni subiri de 75 x 55 x 0,3 mm. Seciunile au fost studiate la microscopul petrografic. Detalii privind analizamicromorfologic (Stoops,2003).

Apar i schimbri minore la C org din sol i concentraiile de crbune detectate npdurile de foioase la un an dup operaiunile de tiere i ardere (Eckmeier et al.,2007).Incendiile antropice afecteaz pdurile de foioase din zona temperat a Europei din ultimulmileniu. Pdurile de foioase din zona temperat a Europei sunt formate din fag, arar i carpen(Rsch et al.,2002). Aceste specii sunt caracteristice pentru pdurile de fag (Galio Fagetum) ,iar n ultimele dou secole au fost regenerate la intervale de 40 ani. Solurile pe care s-au

dezvoltat este un luvosol cu proprieti stagnice (tabelul 8.59). Au fost stabilite concentraiile dinprofilul solului a C org i coninuturile de crbune din materialul probat pe o adncime de 16 cm(Ah, 0 -16 cm) din orizontul E luvic (El), orizontul argic hidromorf (Bt), orizontul cambicargic (Bvt)i orizontul cambic (Bv). Materialul parental este un loess depus peste gresii Triasice. Umiditateasolului a fost de 30% n ziua incendiului. Temperatura solului din timpul incendiului a fostmonitorizat de la adncimile de 1, 2, 5 i 10 cm cu ajutorul a ase buteni. Temperatura maximmonitorizat a fost de 72oC la adncimea de 1 cm.

205


12/43



Fig. 10.12. Microfotografii seciuni subiri luvosol stagnic din experimentul

Forchtenberg (Eckmeier et al.,2007)A - de la 80 mm din sol (incendiat octombrie 2003), particulele brune din matricea solului posed concreiuni de

fier; B - crbune fragmente alungite sau cu aspectul viermilor de pmnt; C sol de 80 mm (incendierea octombrie 1998)la 6 ani dup experiment, particulele de crbune sunt ncorporate i translocate n sol; (D E) detaliu microscopic(faciesul vermiform), E rotit cu 90o; fotografiile (A-C) lumin plan polarizat, D i E cu lumin incident.

13. Probele de sol au fost colectate n tuburi de plastic(6 x 4 x 15 cm) din profilul solului:20 nainte de incendiu (control), 20 dup incendiere i 20 la un an dup experiment. Probele aufost uscate la 40oC timp de 24 ore. Dup aceasta agregatele au fost supuse sitrii pentru

nlturarea din sol a rdcinilor i particulelor de crbune. Sub-probele au fost supuse n vedereadeterminrii carbonului. Carbonul total s-a determinat cu analizorul elemental (ElementarVarioEl). Valorile de carbon obinuite corespund cu cea a probelor de sol lipsite de carbonai.

S-a urmrit gradul de ncorporare a crbunelui produs prin incendiu asupra matriceiminerale a luvosolului stagnic, prin analiza microscopic a seciunilor subiri (fig.8.17).

Dup un an de la experiment, concentraiile de C crbune n seciunea 0 1 cm acrescut la 0,4 g/kg. Procentul de biomas convertit n C crbune este de 8,1%, deci 5200 kg/hade material forestier. Translocarea C crbuni se realizeaz prin viermele de pmnt(Pontoscoles corethurus) care inger particulele de crbune i le amestec cu humus, materialulfiind ncorporat n sol Incluziunile de crbune din agregatul de sol sunt protejate de distrugerea

microbian (Brodowski et al.,2006). Particulele mai mari de 2 mm rezist peste un mileniu norizonturile bioactive ale solului (Carcaillet,2001). Autorii raporteaz o cantitate de mas decrbune de aproximativ 102 863 mg/kg (800 1280 kg/ha) n solurile pdurilor temperate deFagus Abies.

Modificarea culorii solului. S-a stabilit o corelaie ntre culoarea solului i COS, Corganic alsolului. Spielvogel et al., (2004) constat c C aromatic este responsabil de culoarea maronie, secoreleaz cu Carilic i culoare. Aceste rezultate confirm observaiile lui Topolianz et al., (2006)potrivit crora crete culoarea brun a solului dup ncendiile de pdure i reducerea crbuneluivizibil macroscopic din material (fig. 8.18).

Fig. 10.13. Relaia dintre culoarea solului (L*) i coninutul de crbune C[g/kg] seciunea de control 0 5 cm; luvosol incendiat; luvosol incendiat dup un an.

Concluzii Particulele de crbune sunt amestecate de viermii de pmnt i ncorporai n matriceasolului de ctre microorganisme i viermi;

Proporia C din SOC crete de la 2,8 la 3,4% n orizontul de 0 1 cm; Culoarea solului scade pe profil n funcie de coninutul de crbune i se coreleaz cu

coninutul total de carbon al soluluiCercetrile ulterioare trebuie corelate cu studiile arheologice i geobotanice asupra

pdurilor amestec pentru stabilirea dimensiunilor spaiale i cronologice ale efectelor incendiilorpreistorice asupra proprietilor solurilor.

Capacitatea de reinere molecular const n reinerea fizic, atrgnd la suprafaaparticulelor de sol moleculele unor substane aflate n soluie. Procesul se desfoar lasuprafaa particulelor coloidale i a moleculelor cu structur dipolar aflate n soluie. Fenomenulare loc la suprafaa particulelor. Reinerea molecular este accentuat n solurile cu textur fin.

Particulele de sol se mbrac cu o pelicul subire format din straturi de molecule de ap. nacelai mod pot fi reinui: acizii huminici, oxizii de fierca substane coloidale sau amoniaculformnd pelicule n jurul particulelor texturale.(Prvu,1999, p.66).

Capacitatea de reinere cationic rezid n adsorbia unor cationi pe suprafaa particulelorcoloidale de argil i humus, dar i nlocuirea acestora cu ali cationi prezeni n soluia solului.Reinerea se face pe cale fizico-chimic. Complexul adsobtiv al solului (CAS) n condiii naturaleadsoarbe i schimb frecvent cationi de: Ca2+, Mg2+, Na+, K+ i H+. Schimbul este reversibil, ioniitrec din soluie n complex i invers din complex n soluie. Cationii de Ca2+, Mg2+, sunt reinuiputernic, iar cei de Na+, K+mai slab, dar cei de H+ cel mai energic. Complexul coloidal saturatcu cationi influeneaz i determin proprietile fizice, chimice i biologice ale solurilor i

206


13/43



condiioneaz starea lor de fertilitate. Reinerea cationic i ferete de eluviere, dup care trec nsoluia solului prin procese de schimb i sunt utilizai de ctre plante. Saturarea complexuluicoloidal cu ioni de Ca2+ determin creterea fertilitii. Creterea proporiei de H+ sau Na+

exercit influene negative. Unele soluri din Romnia din cauza eluvierii, conin n complexulcoloidal cationi bazici (Ca,Mg,Na,K), dar i H+, ultimul conferindu-le aciditate.

Capacitatea de reinere anionic de ctre sol, definit chemosorbie, const dinreinerea de anioni prin adsorbie pe suprafaa particulelor coloidale, sau de trecerea anionilor ncompoziia unor substane insolubile sau greu solubile. Reinerea este important la regimulfosforului din sol. Anionii fosforici sunt trecui n componena unorsubstane insolubile sau greusolubile. n sol exist fosfai de fier, de aluminiu i calciu (ultimii mai importani pentru nutriiaplantelor), n timp ce fosfaii de sodiu i potasiu, uor solubili, nu se rein.

14. Procesele fizice, fizico-chimice, geochimice i biochimice ce se desfoar n sol,avnd drept rezultat producerea de coloizi minerali, organici i organo-minerali au implicaiideosebite n fizionomia i structura ecosistemelor forestiere i agricole.

Climatul exercit o influen energic asupra formrii regimului de ap i termic alsolului, care la rndul lui, influeneaz asupra proceselor de degradare i eluviere a resturilororganice, alterarea mineralelor i migrarea elementelor chimice n profilul solului. Solul nudrealizeaz schimburi termice cu atmosfera. Se formeaz microclime diferite pe spaii restrnse:pedoclima clima solului, influenat de culoarea, textura, structura i umiditatea. Existena

covorului vegetal fitoclima. nsuirile fitoclimei depind de compoziia asociaiilor vegetale incadrarea lor n structura covorului vegetal. n asociaiile vegetale ierboase microclima se ntindela suprafaa solului pn la nlimea de 2 3 m. n fondurile vegetale mai nalte de 2 m influenavegetaiei pe verical se resimte i mai sus de limita superioar a stratului de aer adiacent solului(Stugren,1982). Pdurea determin o reducere a temperaturii medii anuale, reduce oscilaiile eidiurne, mrete umiditatea atmosfereii frecvena precipitaiilor. Aviatorii au constatat o rcire aaerului deasupra pdurilor pn la altitudinea de 1500 m. Marea mas a microfaunei dintr-uncovor ierbos sau din litier formeaz zooclima. Aceste animale cedeaz cantiti importante decldur i influeneaz schimbul termic din stratul de aer adiacent solului. n pdurile de coniferei pdurile de foioase pedoclima are influen mic asupra condiiilor climatice din coroanelearborilor. Aici primeaz fitoclima i zooclima. n frunzarul pdurilor, scorburile copacilor, cuiburilede psri din scorburisau din coroana copacilor, vizuinele de mamifere i existena animalelor nele influeneaz parametri climatici ai biotopului, zooclima are un efect mai puternic dect

pedoclima. n cadrul ecologiei terestre se disting mai multe trepte climatice corespunztoarediverselor uniti ecogeografice, de la cele inferioare pn la cele superioare: punct de biotop clim de punct; strat de aer adiacent solului(pedoclim, fitoclim, zooclim, microclim); biotop respectiv, ecosistem ecoclim; complex de ecosisteme mezoclim; tip landschaft macroclim, poriune cu o anumit interaciune dintre relief, clim, ape, soluri, vegetaie, faun i activitate antropic.

Macroclima i mezoclima se caracterizeaz prin valori medii ale temperaturii i umiditii. ntr-un biotop variaiile climatice sunt greu de surprins prin msurarea factorilor meteorologici.Exist specii de plante iubitoare de uscciune i umiditate. Vegetaia alunului turcesc(Corylus colurna) pe masivul Domogled, de la Bile Herculane i existena oprlei de ziduri(Lacerta muralis) la Cheile Turzii, indic o microclim submediteranean. (Prvu,1999, p.113).

Din atmosfer n sol ptrunde oxigenul, care favorizeaz desfurarea proceselor deoxidare din sol i degradarea resturilor organice. Atmosfera este de asemenea i o surs de azot.

n acelai timp din sol este eliminat n atmosfer dioxidul de carbon. De gazele vulcanice, saupulberile meteorice i cosmice sunt legate apariia n soluri a unor serii de elemente majore imicroelemente (Pb, Cd, Hg).

15. Starea vremii influeneaz activitatea n biocenozele ecosistemelor. Vremeafrumoas stimuleaz activitatea pe toate planurile, iar vremea rea o ncetinete. Multe organismeanimale se adpostes pentru a nltura efectele ei negative. Prin analiza evoluiei situaieisinoptice i analiza periodicitii unor fenomene meteorologice se poate prevedea o evoluie avremii pentru un interval de 3 5 zile, acestea avnd importan deosebit pentru agrosisteme itoate activitile social economice.

207


14/43



Apele solului i apele subterane exercit influen asupra regimului hidric i de aeraie al

solului. Ele pot constitui surse pentru sol a urmtoarelor elemente chimice (bor, iod, fier, cobalt,nichel, vanadiu, cupru, bariu, stroniu, litiu, cesiu i rubidiu) la precipitarea din ele a compuilorsolubili n ap. n unele cazuri apele din sol i subterane pot produce srturarea solurilor.

Relieful redistribuie cldura i energia, care ajunge la suprafaa solului, exercitnd oinfluen deosebit asupra transferului de umiditate i cldur din soluri. Particularitile reliefuluidetermin frecvent interaciunea solurilor cu apele subterane.

Timpul este un factor deosebit al solificrii. Condiiile solificrii nu sunt constante, elemodificndu-se n timp, care determin implicit i transformarea solului, n procesul cruia eltrece prin diverse stadii de evoluie. Viteza de nlocuire a stadiilor n diverse etape este variabil.Vrsta absolut a solurilor este determinat de vrsta suprafeei, pe care ele s-au format. n cazul

ntineririi suprafeei n urma levigrii sau ngroprii sub un nivel de roci mai tinere, vrsta soluluise determin din momentul ntineririi suprafeei.

Influena activitii agricole ale omului const n modificarea condiiilor naturale existenten timpul solificrii i se manifest prin defriarea pdurilor, transformarea pdurilor n puni saufnee, cderile de pdure, irigaii sau desecri, construirea unor ntreprinderi industriale iexploatarea acestora, lucrri agricole i de transport, utilizarea ngrmintelor minerale iorganice, dar i mijloacelor de lupt contra bolilor plantelor, duntorilor culturilor agricole,buruienilor etc. Ca rezultat o parte din suprafee intr n construcii, se modific umiditatea solului,

energia solar, se degradeaz structura i se modific nsuirile fizico-chimice ale solurilor, fr ase asigura cu substane organice i elemente de nutriie.

Calciul crete n luvosolurile tratate cu compost (S3 i S6)(fig.8.19).Caracteristicile agrochimice ale solurilor au fost probate n primvara i toamna anului

2003 (tabelul 10.7)

16. Tabelul 10.7. Parametrii agrochimici ai luvosolurilor fragi-stagnice de la Eerika Tartu, Estonia (p primvara i t toamna) anului 2003 (Szajdak L. Et al.,2005).

Parametrul S1p S2p S3p S4p S5p S6p Media(6)WOM/N-O FYM/N-O RS/N-O WOM/N-120 FYM/N-120 RS/N-120

pH KCl 6,38 6,51 6,92 6,20 6,31 6,73 6,50P [ppm] 116 135 131 124 150 131 131,16

K[ppm] 113 196 190 137 219 195 175Ca[ppm] 1181 1297 1646 1191 1218 1443 1329,33Mg[ppm] 82 106 114 84 107 109 100,33S[ppm] 13,7 15,9 24,7 16,2 18,0 28,3 19,47

Humus [%] 1,57 1,89 1,86 1,64 1,98 1,86 1,85Toamna

S1t S2t S3t S4t S5t S6t S7forestWOM/N-O FYM/N-O RS/N-O WOM/N-120 FYM/N-120 RS/N-

120Tiksoja

N total [%] 0,090 0,102 0,090 0,094 0,099 0,098 0,174N mineral [ppm] 35,1 22,2 13,4 16,1 21,3 20,5 10,6

N-NH4+ [ppm] 17,5 10,8 9,1 8,4 9,0 9,4 7,3N-NO3- [ppm] 17,6 11,4 4,3 7,7 12,2 11,2 3,3

COT [%] 0,93 1,12 0,98 0,82 1,11 1,06 2,37COD [%] 0,04 0,045 0,04 0,04 0,045 0,045 0,13

C/N 10,1 10,7 12,0 10,1 11,6 11,0 13,6pH KCl 6,5 6,6 7,1 6,4 6,5 7,1 4,2

Act. Ureazei 0,88 1,13 0,97 0,94 1,47 1,75 5,15aureazei[ mol/g/h] + 6,8 % + 30,1% + 79,4%Act. nitratreductazei 0,0732 0,1934 0,2507 0,1255 0,1690 0,2410 0,1805

aitratreductazei] + 71,4 % - 12,6 % - 3,8 %[IAA 25,95 26,96 18,97 20,48 24,97 22,47 39,17

[mg/kg] - 21,1% - 7,4 % + 18,5 %

208


15/43



17. Unele aspecte biochimice ale materiei organice din luvisolurile fragi/stagnice de la

Tartu / Estonia au fost prezentate de (Szajdak L. Et al.,2005). Sunt rezultatele obinute prinexperimentul internaional de lung durat N organic sau IOSDV (Internationale OrganischeStickstoffdngungs Dauer Versuchreihe) n perioada 1995 2005.

S-au analizat concentraiile de N NH4+, N-NO3-, N total, C organic total (COT) i substanaorganic solubil n ap (COD), P, K, Ca, Mg, S, activitatea nitratreductazei, activitatea ureazeica indol 3 acetic acid(IAA) din luvosolurile fragi-stagnice care au fost dupuse o perioad

ndelungat fertilizrii organice sau minerale n cmpul experimental care a suferit trei rotaii(cartof gru orz) de la Eerika Tartu, Estonia, dar i din pdurea de la Tiksoja. Coninuturilede N total, IAA, activitatea ureazei i raportul C/N sunt mai ridicate la Tiksoja. S-au utilizat urmtoriifertilizatori n ordinea cresctoare a ureazei: WOM/N-120 < FYM/N-120 < RS/N-120 (WOM =organic lipsit de blegar; FYM organice cu blegar, RS substane recultivate i compost), icreterea activitii nitratreductazei.

Creterile cele mai pronunate au aprut n solurile fertilizate cu RS/N-120.Luvosolurile glossice, fragice i stagnice ocup n Estonia 9,5% din soluri, sau 21,3% din

suprafaa arabil i 3,6% din terenurile forestiere (Kokk,1995). n cmpul experimental Tartuluvosolurile prezint caractere glossice, fragice, iar n poriunile cu condiii reductoare apar oserie de culori tipice proceselor stagnice i/sau gleice (FAO, ISRIC & ISSS,1998).

Probele de sol au fost prelevate din orizontul Ap pn la adncimea de 20 cm (orizontul

de humus). Probele au dost uscate n aer i sitate prin site cu ochiuri de 1 mm. pH ul s-adeterminat (n IM KCl). Conform standardului ISA 10390, pH s-a determinat n KCl 1M iconinutul de elemente solubile P, K, Ca, Mg, S ultimul a fost determinat printr-o extracie cumetoda Mehlich 3 (Rowel,1994).

pHKCl

K[ppm]

Mg[ppm]

Humus[%]

S1p WOM/N-O

S4p WOM/N-120

0

500

1000

1500

2000

Caracteristicile agrochimice ale luvosolurile fr agic- stagnice

din Estonia, primvara 2003

S1p WOM/N-O

S2p FYM/N-O

S3p RS/N-O

S4p WOM/N-120

S5p FYM/N-120S6p RS/N-120

Fig. 10.14. Caracteristicile agrochimice ale luvosolurilor fragic stagnice din Estonia(primvara) (abliovschi,2008)

209


16/43



N total

[%]N

mineral

[ppm]

N-NH4+

[ppm]N-NO3-

[ppm]COT [%]

COD [%]C/N

pH KCl

S1t

S2t

S3t

S4t

S5tS6t

S7forest

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Agrochimia luvosolurilor fragic - s tagnice din Estonia (toamna)

S1t

S2t

S3t

S4t

S5t

S6t

S7forest

18. Fig. 10.15. Agrochimia luvosolurilor fragic stagnice din Estonia (toamna 2003)(abliovschi,2008)

Fig.10.15. evideniaz cantitatea maxim de N mineral n luvosolurile tratate cu substaneorganice lipsite de blegar, dup care scade n cele care au fost tratate cu substane organice cuamoniu sau nitrat, N-NO3- scade mult n luvosolurile de pdure, crete coninutul de C organic

total, se observ o cretere semnificativ a raportului C/N. Menionm c pH ul luvosolurilorforestiere este de 4,2, n timp ce solurile agricole prezint valoarea 6,50, deci apropiat de 7.

Ureaza particip la degradarea hidrolitic a ureii. Amoniul produs prin reacie esteadsorbit energic n sol i poate fi absorbit de ctre plante:

Peptide CO(NH2)2 + H2O ureaz CO2 + 2 NH3Activitatea ureazei crete de la 0,88 a 5,15 g N/g n 24 ore (tabelul 8.61). Acrivitatea

cea mai redus a acestei enzime a fost msurat n solurile tratate cu fertilizatori organici iminim n solurile pdurii Tiksoja. La combinarea ngrmintelor minerale cu cele organice seconstat o cretere a activitii ureazei. Valoarea maxim 79,4% n solurile pe care s-au aplicatcompost RS cu fertilizator mineral n doze de 120 kg N/ha i cea mai mic 6,8% dac s-a folosit

ngrmnt organic lipsit de blegar.Denitrificarea este definit ca reducerea microbian a nitratului sau nitritului cuplat cu

un transport de electroni i fosforilare rezultnd azot molecular N2 sau ca oxizi de azot(Martens,2005). Nitratreductaza este o enzim obinut prin procesul de denitrificare. Prezenaazotului n structura acestei enzime ca acceptor terminal descompune oxigenul molecular idetermin formarea ireversibil a NO. Datorit coninutului redus de oxigen, ionul nitrat se reducela nitrit, iar acest proces este catalizat de nitrat reductaza. Ulterior NO2 este redus la N2O prinnitrit reductaza (Ma,2000). Conversia N2O n N este catalizat de nitroxidreductaza :

Nitrat reductaza Nitrit reductaza Nitroxid reductazaNO3- NO2- N2O N219.Tabelul 10.8. Recoltele obinute (Mg/ha) pentru cartof, gru i orz n anii 2002 i

2003 i diferenele obinute cu diferite tipuri de fertilizatori m Estonia

210


17/43


18/43



Faza solid este reprezentat prin dou forme de substan solid:macrodispers ( > 0,001 mm) i microdispers ( < 0,001 mm).

n prima form se ncadreaz litoclastele i mineralele componente, neoformaiunileminerale i resturile organice slab degradate; iar

n a doua particulele mineralelor de neoformaie i cele generatoare de roci, nprincipal mineralele argiloase, produsele de degradare a resturilor animale i vegetale.

Masa fin dispersat a solului joac un rol extrem de important n solificare i poartdenumirea de complexul absorbant al solului(CAS).

Capacitatea de absorbie sau de schimb al solurilor (cantitatea bazelor adsorbite ihidrogen) este determinat de compoziia mineralogic i cantitatea particulelor fin dispersate(tab. 10.9).

Din fig. 8.19 rezult c la nivelul mineralelor prezente n sol CSC maxim apare nmineralele argiloase din grupa smectitelor montmorillonit i minim n candite caolinit; aciziihuminici n jur de 50; dintre soluri este mai ridicat n cernisoluri 450 i 135 n humus.

21. Tabelul 10.9. Capacitatea de schimb cationic al fraciunii fin dispersate a solului(Dobrovolski,1968)

Componentul Capacitatea de schimb cationic, mg-echivLa 100 g de substan

Caolinit 3 20Hidromice 20 50

Montmorillonit 60 150Acizi huminici: 80 150

Soluri podzolice 350Soluri cernoziomice 400 500

Humusul solului (media) 100 200

Caolinit

Hidromice

Montmorillonit

Ahumici

Spodisoluripodzol

cernisoluri,Hums

Humusulsolului

(media)

CSC

0

50

100

150200

250

300

350

400

450

%100g mineral,

sol,

CSCa unor minerale, acizii huminici, spodisoluri, cernisoluri, humus

CSC

Fig. 10.16. Capacitatea de schimb cationic al unor minerale, acizi humici, spodisoluri,

cernisoluri i humusului (abliovschi,2008)Dup cum se observ din tab. 8.57 capacitatea maxim de absorbie caracterizeazhumusul solurilor cernoziomice. Dac ne referim la compoziia mineralogic, atunci capacitateamaxim de absorbie este caracteristic montmorillonitului, iar minim pentru caolinit.Hidromicele ocup o poziie intermediar din acest punct de vedere.

Capacitatea de absorbie a solului, n general va fi determinat de raportul dintremineralele grupei hidromice i montmorillonit, pe o parte, i caolinit pe cealalt.

Un anumit tip de sol se caracterizeaz printr-o capacitate de absorbie determinat i oanumit compoziie a cationilor absorbii (tab.8.58).

212


19/43



Fraciunea fin dispersat a solului determin ntr-o anumit msura proprietile lui fizice,

dar i condiiile de asigurare a plantelor cu substane nutritive. Majoritatea elementelor necesarepentru dezvoltarea normal i creterea plantelor, se acumuleaz n fraciunea dispers asolurilor. Aceste elemente sunt calciul, potasiul, magneziul, sodiul i o serie de microelemente.

Cernisoluri

Kastanoziom

Cernoziom

Faeziom

Spodisoluri

Podzol

Cambisoluri

Districambosol

Eutricambosol

Entrocambosolrodic

Cad

05

101520253035404550

Capacitatea de adsorbie a diverselor clase de soluri

Fig. 10.17. Capacitatea de adsorbie a diverselor clase de soluri (abliovschi,2008)

La nivelul cernisolurilor apare valoarea maxim n cernoziomuri, urmate dekastanoziomuri i faeziomuri, legat de fertilitaea ridicat a lor; ultimele dou clase de soluri,

caracterizarea printr-o aciditate ridicat i care necesit amendarea calcaric semnificativ, aucapacitatea de adsorbie cu 20 uniti mai mic dect a faeziomurilor n: spodisoluri podzoli cambisoluri, n jurul valorii de 12 n districambosoli entrocambosol rodic(terra rossa)

i sub 10% n eutricambosoluri.Compoziia cationilor adsorbii exercit o influen i asupra umiditii moleculare, nivelul

suciunii, plasticitatea, conductivitatea electric i alte nsuiri ale solului (tab. 8.62).

22. Tabelul 10.10. Capacitatea de adsorbie a unor soluri zonale din Rusia(Dobrovolski,1968)

Solul Capacitatea de adsorbie, mg-echiv la 100 g sol

Cationi caracteristiciAdsorbii

Cernisoluri

Kastanoziom 15 60 Ca > Mg NaCernoziom 40 60 Ca > MgFaeziom 20 40 Ca > Mg > H

SpodisoluriPodzol 10 30 Ca > H > Mg

CambisoluriDistricambosol 10 20 Ca > Mg, Na, KEutricambosol 5 25 Mg > Ca, Na, K

Entrocambosol rodic 10 18 H > Mg > Ca

213


20/43



Compoziia cationilor adsorbii, exercit la rndul ei o influen asupra fraciunii fin dispersate a

solului dar i asupra unor proprieti ale acestuia. Astfel, la saturarea fazei disperse n ioni de H+ sedegradeaz structura solului, se creaz condiii nefavorabile alimentrii cu substane nutritive a plantelor;ionii de sodiu faciliteaz distrugerea agregatelor, dispersarea particulelor i eluvierea acestora; ionii de Ca2+

contrar celor de H+ i Na+ determin coagularea particulelor, le imobilizeaz i determin creterearezistenei structurii.

Apar numeroase modificri i la nivelul cationilor adsorbii i relaiile cantitative dintreacetia: de exemplu la nivelul cernisolurilor: kastanoziom Ca > Mg Na ; cernoziom Ca > Mg;faeziom Ca > Mg > H; relaiile cantitative dintre calciu i magneziu sunt identice n clas,modificrile la nivel de tip se manifest prin prezena Na n cantiti mai mari sau egale cu acelor de magneziu la kastanoziomuri; lipsa Na din cernoziomuri, dar i prezena unor cantitiridicate de hidrogen n faeziomuri..

23. Tabelul 10.11. Condiiile optime de aciditate din solurile unor culturi agricole (70)

Cultura Valoarea optim a pH-ului extractului salin

Cultura Valoarea optim a pH-uluiextractului salin

Secar Secale cereale 5,5 5,7 Mazre Pisum sativum 6,0 7,0Gru Triticum 6,0- 7,5 Bob 5,0 6,0

OvzAvena sativa patula 5,0 7,5 Mzriche 6,3 6,8Orz Hordeum vulgare 6,8 7,5 Varz 6,0 7,4

Mei 5,5 7,5 In 6,0 6,5Porumb 6,0 7,0 Cnep Cannabis sativa 7,0 7,5

Sorg - Sfecl de zahr 7,0 7,5Orez 4,0 7,5 Cartof 5,0 5,5

Hric 4,7 7,5 Lupin Lupinus 4,0 6,0

n solurile cu caracter acid spodisoluri tipul podzol, hidrogenul depete cu multmagneziul (Ca> H > Mg), pentru ca n cambisoluri s apar diferenieri n cadrul tipurilor:districambosoluri Ca> Mg, Na, K (evoluate pe granitoide); Mg> Ca, Na,K (evoluate pe bazite imetabazite) i extrem de acid n entrocambosolul rodic H > Mg > Ca (dezvoltate pe bauxite decarst sau lateritice.

Condiiile optime de aciditate din solurile unor culturi agricole sunt prezentate n tabelul8.59, din care se observ c intervalul cel mai mare apare la orez, urmat de secar. ovz, gru iorz, dintre legume cartoful (5 5,5) mazrea (5-7), bobul (5-6), mzrichea (6,3-6,9) i varza (6-7,4), lupinul (4-6); plantele textile: inul (6-6,5), cmepa (7-7,5) ca i sfecla pentru zahr

24. 2.2. Faza lichid

Faza lichid a solului este reprezentat de soluia solului i joac un rol deosebit nalimentarea cu substane nutritive a plantelor. n soluia solului apar gaze, care prezinturmtoarea ordine de solubiliti: CO2 > O2 > N2 i care depind de presiunea gazului, temperaturi coninutul altor componeni (tab.8.60). Sub forma ionilor n soluia solului apar: HCO3-, NO2-,NO3-, Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+. Anionii (HCO3-, NO2- i NO3-) ajung n soluia solului

n urma proceselor biologice care se desfoar n sol. Soluia solului este de fapt rezultantacirculaiei materiei, n general. ntre soluia solului i restul componentelor din mediul ambiantexist legturi directe. Sursa principal de alimentare a soluiei solului este apa din precipitaiileatmosferice, ap n care s-au dizolvat, ntr-o anumit proporie, gaze i substane prezente ntroposfer. Dintre gazele care se dizolv n ap, dominante sunt: CO2, O2 i N2. Dar i raportuldintre acestea este diferit, el fiind de 57 : 2,1 : 1,0 (Lctuu,2000).

Ajuns n sol, apa precipitaiilor i modific radical geochimia, datorit proceselor dealterare i mineralizare, concretizate prin fenomene de: solubilizare, disociere, adsorbie, schimbionic, absorbia ionilor de ctre plante sau sintez, care se desfoar simultan n cele patru fazeale solului. Factorul esenial care guverneaz dinamica geochimiei soluiei solului este legat deinteraciunea fazelor lichid i solid. n acelai timp, concentraia de substane minerale i

214


21/43



organice din soluia solului sunt variabile de la clasa i tipul de sol (SRTS-2003) i de la unanotimp la altul. Concentraia soluiei solului depinde de natura substanelor solubile existente nfaza solid, proporia i solubilitatea lor, puterea dizolvant a fazei lichide, care la rndul ei va fideterminat de cantitatea de ap din sol, proporia acidului carbonic, acidului formic, aciduluioxalic i acidului acetic prezeni n soluie, de pH ul acesteia, de temperatur. O contribuieaduce i activitatea microorganismelor i a rdcinilor plantelor, cu efect direct asupra aciditii iconcentraiei ionice din soluia solului. La interfaa dintre faza solid i soluia solului sedesfoar procese de natur fizic, geochimic (mineralizare: litier i MOS, sorbia i desorbiaionilor schimbabili, alterarea mineralelor primare i sinteza celor autigene, procese de oxidare ireducere) i biologic (denitrificarea i eutrofizarea) cu o dinamic accentuat.

n dinamica geochimiei soluiei solului pe parcursul unui an se disting dou etape: una deacumulare a srurilor, care ncepe primvara i se finalizeaz la terminarea verii, datoritevapotranspiraiei concentraia soluiei solului poate ajunge la gradul de saturaie de 400 mg/l; adoua diluie se realizeaz n perioada toamn iarn. n condiiile n care umiditatea soluluidepete capacitatea pentru ap n cmp (CC) se instaleaz eluvierea i desalinizarea solurilorsalinizate. Procesul se realizeaz prin deplasarea gravitaional a soluiei solului prin poriinecapilari.

Tabelul 10.12. Geochimia soluiei solului n funcie de umiditate i gradul de salinizare alsolului (Rabocev,1964, citat de Sandu,1984 i Lctuu,2000)

Nivelul umiditii soluluiUmiditate

Coninutul srurilor solubile din sol [mg/100 g sol]Redus< 1,0

Moderat1,0

Puternic2,0

Foarte puternic> 5,0

Higroscopic 3 167 333 666 1670Capilar suspendat 12 42 83 167 417Capilar sprijinit 18 28 56 112 278

Capacitatea de apn cmp (CC)

26 19 38 79 192

Unii autori evideniaz i o oscilaiei diurn a geochimiei soluiei solului. Astfel, datoritoscilaiilor diurne ale coninutului de CO2 din sol (minim n cursul zilei i maxim n cursul nopii,legea lui Henry, solubilitatea gazelor n soluii crete cu scderea temperaturii) are locsolubilizarea carbonailor i trecerea lor n bicarbonai, concentraia Ca 2+ din soluie este maxim

n decursul nopii i minim ziua. Datorit aportului de ap din precipitaii i pierderilor prineluviere i absorbie de ctre vegetaie soluia solului poate fi asimilat cu un sistemtermodinamic deschis.

Geochimia soluiei solului depinde i de starea uniditii solului i de gradul de salinizareal acesteia (tabelul 8.63). Astfel, coninutul crete de la un nivel slab de salinitate pn la un nivelextrem de puternic i scade de la nivelul umiditii higroscopice la umiditatea echivalentcapacitii de ap n cmp (CC).

Problema separrii adevratei soluii a solului nu a fost nc rezolvat (Lctuu, 2000).n scopuri analitice se utilizeaz mai multe metode cum ar fi: colectarea apei drenate, deplasareasoluiei solului prin intermediul unui fluid nemiscibil cu apa sau prin extracie direct, prin vid saucentrifugare.

Elementele chimice din soluia solului se prezint sub forma cationilor i anionilor dar isub cea a complecilor. n soluia solului n funcie de natura solurilor (protisoluri, cernisoluri,

umbrisoluri, cambisoluri, luvisoluri, spodisoluri, pelisoluri, andisoluri, hidrisoluri, salsodisoluri,histisoluri, antrisoluri) i de amploarea proceselor fizico chimice, ionii complci pot dominaasupra ionilor simpli. Astfel, speciile apoase Si(OH)4o, Al(OH)2-, HCO3- sunt compleci n care Si4+,Al3+ i CO32- acioneaz ca un grup central, atrgnd pentru formarea lor ali atomi sau molecule.

n aceast situaie, ionii asociai OH- sau H+ sunt definii ca liganzi.Dac dou sau mai multe grupe funcionale ale unui singur ligand sunt coordinate cu un

cation metalic n complex, acesta este definit drept chelat. Un astfel de exemplu este alcomplexului format ntre Al3+ i acidul citric[Al(COO)2COH(CH2)2COOH], n care dou grupe COO i un grup COH sunt coordinate cu Al3+.

215


22/43



Principalele speciaii ale elementelor chimice sunt prezentate n tabelul 8.64. Ordonarea

ionilor simpli i compleci pe fiecare rnd de la stnga la dreapta este realizat n funcie dereducerea concentraiei acestora. n soluia unui sol normal pot fi identificai 100 200 complecisolubili, muli cuprind cationi metalici i liganzi organici. Efectul principal al pH ului asupracomplecilor se manifest la cationii metalici i anionii protonai la pH acid (cambisoluri,spodisoluri, andisoluri, umbrisoluri) i complecii carbonatici i hidroxilici la un pH alcalin(cernisoluri, luvisoluri, salsodisoluri). Dintre aceste speciaii numai trei elemente prezint n mediualcalin compleci al metalelor cu borul Mn - MnB(OH)4+; Zn - ZnB(OH)4+ i Cu - CuB(OH)4+,CuB[(OH)4]4o.

25.Tabelul 10.13. Specii chimice prezente n soluia solurilor acide i alcaline(Sposito,1989)

Specii principaleCationul Soluri acide Soluri alcaline

Na+ Na+ Na+, NaHCO3o, NaSO4-

Mg2+ Mg2+, MgSO4o, org* Mg2+, MgSO4o, MgCO3o

Al3+ org*, AlF2+, AlOH2+ Al(OH)4-, org*Si4+ Si(OH)4o Si(OH)4o

K+ K+ K+, KSO4-

Ca2+ Ca2+, CaSO4o, org* Ca2+, CaSO4o, CaHCO3-

Cr3+ CrOH2+ Cr(OH)4-

Cr6+ CrO42- CrO42-

Mn2+ Mn2+, MnSO4o, org* Mn2+, MnSO4o, MnCO3o, MnHCO3+,MnB(OH)4+

Fe2+ Fe2+, FeSO4o, FeH2PO4+ FeCO3o, Fe2+, FeSO4o, FeHCO3+

Fe3+ FeOH2+, Fe(OH)3o, org* Fe(OH)3o, org*Ni2+ Ni2+, NiSO4o, NiHCO3o, org* NiCO3o, NiHCO3o, Ni2+,Cu2+ Cu2+, org* CuCO3o, org* , CuB(OH)4+,

CuB[(OH)4]4o

Zn2+ Zn2+, ZnSO4o, org* ZnCO3o, ZnHCO3+, org* , Zn2+,ZnSO4o, ZnB(OH)4+

Mo

5+

H2MoO4o

, MoO4-

HMoO4o

, MoO4o

Cd2+ Cd2+, CdSO4o, CdCl+ Cd2+, CdSO4o, CdCl+, CdHCO3+

Pb2+ PbHCO3+, Pb2+, org*, PbSO4o PbCO3o, PbHCO3+, org*, Pb(CO3)22+,PbOH+

org*- compleci organici (acizii huminici, acizi fulvici, humai i fulvai)

Ionul nitrat poate ajunge n sol din atmosfer, unde formarea oxizilor de azot este legatdirect de descrcrile electrice; anionii PO43-, Cl- i SO42- ajung n soluia solului dupsolubilizarea mineralelor respective i degradarea resturilor organice. n soluiile unor soluri pelng cationii alcalini i alcalino-pmntoi mai exist i Fe2+, Fe3+, Al3+ i ntr-o msur redus iunele microelemente. Pe lng acestea n soluia solului apar i compui organici solubili n ap:acizi fulvici, aminoacizi, zaharurii alcooli.

Primul efect al geochimiei soluiei solului se manifest asupra fenomenului de osmoz.Substanele dizolvate n soluie genereaz o presiune statitc suplimentar, definit presiuneosmotic.

Procesul este capital pentru absorbia apeii srurilor minerale de ctre plante. n acestsens, dac presiunea osmotic a soluiei solului este mai mare dect presiunea osmotic asucului celulardin plante, are loc transportul apei ncrcate cu nutrieni din sol n plante. ncaz contrar, la valori identice ale presiunii osmotice, ori dac presiunea osmotic este mai ridicatdect a sucului celular, acest transport se ntrerupe iar plantele se ofilesc.

Din fig. 8.21. reiese c solurile calcaroase (alcaline) sunt mbogite n Ca2+, Na+, NO3-, Cl i SO42-, n timp ce solurile acide sunt saturate n Ca2+, Mg2+ i NO3 .

216


23/43



Reacia soluiei solului este influenat de natura proceselor pedogeochimice care au

determinat pedogeneza, dar poate fi modificat antropic i adus ntr-un domeniu de pH favorabilcreterii normale a plantelor. Modificarea se menine, ct exist n sol substane chimice care seopun revenirii la nivelurile naturale de reacie (acid sau alcalin).

Geochimia i concentraia soluiei solului determin aciditatea sau alcalinitatea actual.Gradul de aciditate este un indicator important al solului. Astfel, solurile acide sunt deficitare ncloruri, sulfai i carbonai; solurile neutre se caracterizeaz prin prezena carbonailor; solurilealcaline prezint pe lng carbonai i o serie de cloruri i sulfai. Reacia solului joac un roldeosebit pentru activitatea vegetaiei. Unele plante se dezvolt normal n anumite condiii de pH.

Smith (2005) stabilete c soluia solurilor evoluate pe serpentinite conine: Mg, Ca, Fe,Ni i Cr sub 0,1 mol/L (Anderson et al., 1973; Barnes et al.,1972; Cohen et al.,1993; Gasser iDahlgren,1994; Jeffrey D.W.,1992).

K+

Ca2+

Mg2+

Na+

NO3

H2PO4

SO42

Cl

Acide

0

500

1000

1500

2000

2500

mg/L

Geochimia soluiei solului [mg/L]

Acide

Calcaroase

Fig. 10.18. Geochimia soluiei solului (acide i calcaroase)

(abliovschi,2008)26. Tabelul 10.14. Geochimia soluiei solului [mg/L] (din Lixandru,1990, citat

Lctuu,2006)

Cation/anion Interval coninut[mg/L]

Valori medii n soluriAcide Calcaroase

K+ 7,8 390 27 39Ca2+ 20 1520 136 560Mg2+ 16,8 2400 45 168Na+ 9,2 3450 23 667

NO3 9,9 3410 75 806H2PO4 0,097 97 0,68 2,9

SO42

9,6 14400 48 2304Cl 7,1 - 8165 48 710

Soluiile obinute prin extracie din aceste protisoluri litosol cu ajutorul lizimetrelor auevideniat coninuturi de Cr de 0,1 3,2 mol/L (Cr, Fe, Mg, Ni din apele xtrase cu tuburiceramice se prezint sub forma coloizilor, sugernd importana nanoparticulelor ca factor major

n translocarea cromului din soluri. pH-ul soluiilor acestor soluri au indicat valoarea maxim pH =9, n Republica Sud African (Cole et al., 1992) i cea minim de 3,8 n Irlanda de Nord (Jeffrey,1992), oscilaiile sunt corelate cu prezena H+ i Al3+, substana organic din sol i mineralogia lor.pH crete cu adncimea profilului. Apele subterane din ultramafitele serpentinizate posed un pH

217


24/43



care oscileaz ntre 8 i 12, dup proiectarea analizelor pe diagrama Piper se constat cdiferenele sunt legate de geochimia cationilor i anionilor existeni, astfel n apele Mg bicarbonatate (pH = 8) iar n cele Ca hidroxidice (pH=10-11). n soluiile antrisolurilor evoluate peultramafite serpentinizate domin Cr (III) iar Cr(VI) lipsete. n soluia solului evoluat peultramafitele serpentinizate de la Cedars, Cazadero California S.U.A s-a determinat ntre 12 i22 g Cr(III)/L.

Westergaard et al.,(1998) prezint determinri efectuate prin electroforez capilar pesoluia solului din solurile poluate cu fertilizatori i industrial din pdurea Ravasholt - Suedia i ncare a identificat anioni organici ( m/L): oxalat0,8 1,6; formiat6,6 11,7; acetaturme;propiati3,9 26,5; valeriat0 -6,8; pH ul oscileaz ntre 3,7 (Oa) i 4,1 (E); anioni minerali (mM/L) Cl

0,46 0,90; SO42- 0,11 0,28; NO3- 0,23-1,21; COD 2,5 27,48 ; Al3+ 0,026 0,15; Fe3+ 0,007 0,032; Ca2+ 0,189 0,465; Mg2+ 0,071 0,154.

27. 2.2.1. Proprietile indicator ale soluiei solurilor la caracterizarea calitiisiturilor forestiere

Recent (Porebska et al.,2004) de la Institutul de Protecia Mediului din Polonia, Varoviaa realizat cea mai complet analiz geochimic a solurilor forestiere. Autorii au comparatconinutul mediu de Al combinat cu suma de Ca+Mg, care a fost raportat la coninutul total deelemente (Ca, Mg, K, Na, Al, Fe, Mn, NH4, Cl, SO4 i NO3) din soluiile obinute din orizonturileOfh, AE i Bv ale luvisolurilor i cambisolurilor forestiere. Solurile au fost prelevate dinurmtoarele situri forestiere:pdure uscat de conifere (Bs), pdure proaspt de conifere (Bsw)i pdure mixt conifere foioase (BMsw). S-a stabilit geochimia soluiei solului din cele treiorizonturi pedogenetice. Totalul Al ce a migrat n soluia apoas n partea inferioar a orizontuluiOfh din siturile BMsw, Bs sau Bsw. n complexul absorbtiv al siturilor Bsw pdure mixt conifere foioase, soluia solului este mbogit n ioni bivaleni, comparativ cu cea obinut din siturile Bs

pdure uscat conifere i Bsw conifere proaspt. Dar efectul s-a nregistrat i asupravegetaiei forestiere care concentreaz n soluia solului din suma elementelor sau acesteelemente se acumuleaz n unele situri.

Geochimia soluiei solului a constituit subiectul a numeroase studii, realizate de diveriautori. n studiile de flux ionic: input - acumulare eliminare, probele sunt recoltate in situutilizndu-se tensiunea superficial sau gravitaia n cazul lizimetrelor (Dobben et al.,1992;

Kareinen et al.,1998; Nordborg i Olsson,1999; Maitat et al.,20001). Soluia solului este de fapt ofaz lichid separat de faza solid a solului, in situ adic soluia obinut prin centrifugare,stoarcere, sugere sau extracie cu solveni din solul proaspt (Dobben et al.,1992;Labetowicz,1995; Nissinen et al.,1998). Extractul apos obinut este diferit de soluia solului(Ostrowska, 1985; Smal i Misztal,1996; Porebska i Ostrowska,1999; Porebska,2001; Porebskaet al,2004). Geochimia soluiei solului reflect calitatea acestuia n privina cantitii totale deelemente eliberate din faza solid ca ap sau influx de elemente din surse antropice (deponii,fertilizatori, ape menajere). Aceasta nchide legtura dintre dintre calitatea soluiei solului icreterea rdcinilor plantelor. Ambele concentraii i compoziii trebuie s respecte proporiiledintre ionii individuali ca efect direct al rdcinilor plantei i soluia solului n vederea obinerii denutrieni sau elemente toxice (metale grele i aluminiu). Plantele afecteaz calitatea soluieisolului prin compoziia ionic, reacia solului i coninutul de compui organici solubili i careasigur selectiv nutriia. Un alt secret este legat de variaiile secrete ale ionilor i substanelor din

rizosfer, care prezint anumite particulariti. Acest efect depinde posibil de proprietile oferitespeciilor de plante.Vegetaia forestier etajat are un rol deosebit n geochimia soluiei solului din anumite

orizonturi (Ofh, A i AE). Analiza valorilor indicator utilizate pentru soluia solului n vedereastabilirii calitii sitului forestier, ct i a speciilor. n literatur asupra acestui subiect nu s-austabilit anumite corelaii.

Studiile au fost realizate n 15 situri din diferite regiuni ale Poloniei. Tipul dominant estepdurea de pin. Siturile au fost caracterizate cu respectarea sociologiei plantelor i tipul de sol. nsoluri s-au determinat proprietile de absorbie i coninutul de materie organic i geochimiasoluiei solului.

218


25/43



28. 1a. Vegetaia

Inventarierea arborilor s-a realizat n conformitate cu metoda standard Braun Blanquet(Siekiewicz i Kloos, 2001). Siturile cercetate au fost clasificate n 4 categorii: 1. pduri conifereuscate (licheni)- Bs; 2. pduri conifere proaspete (Bsw); 3. pduri mixte foioase conifere(BMsw) i 4.pduri de foioase proaspete (LMsw) de tei i carpen.

Pdurile uscate de conifere (Bs) au fost identificate n urmtoarele inspectorate silvice:Tuchola, Przymuszewo, Brzzka i Gubin (9 situri). Siturile cupduri de conifere proaspete (Bsw)din Tuchola, Rusznw, Spychowo, Garwolin, Osno Lubuskie, Brzzka i Gubin (39 arii). Siturilecu pduri mixte de foioase conifere (BMsw) identificate n inspectoratele silvice de laPrzymuszewo, Twardogra, Jastrowie i Szczecinek (22). Pdurile proaspete de foioase dininspectoratele Milomlyn i Puszcza Borecka (3).

Pentru toate arealele forestiere s-a calculat indicele sintetic de constan a speciei (S) iprobabilitatea apariiei n cadrul comunitii vegetale n procente. Indicele de acoperire (P) acovorului vegetal din clasele III, IV i V; sau din clasa nivelului ierbos sau de muchi (C i D) dincomunitile examinate. Stratificarea vegetaiei forestiere poate fi utilizat ca fotoindicator.

29. 1b. Solurile

Solurile i soluia solurilor au fost reunite ntr-o grup, pentru siturile BMsw (soluri) iLMsw (soluii). Recoltarea probelor de sol conform indicaiilor prezentate de (Ostrowska etal.,1991). Probele s-au separat din trei orizonturi genetice (O, A i B), mai puin din (Ofh, AE iBv), din profile de sol cu adncimea maxim de 40 cm. Solurile obinute au fost utilizate pentrudeterminarea capacitii de adsorbie, coninutului de materie organic, precum i abundenaelementelor care au migrat din soluia solului. n total s-au analizat 214 soluri i soluii aleacestora.

Soluia de sol a fost preparat n laborator prin tratarea probei cu ap deionizat(raport 1 : 3) urmat de incubarea la 25o C timp de 10 zile. n acest interval se stabilizeazelementele din soluia solului cu respectarea concentraiei ionice (Ostrowska, 1985). n filtrateleobinute dup centrifugare, deci n soluia solului extras se determin coninutul de Ca, Mg, K,Na, Al, Fe i Mn prin absorbie atomic AAS, NH 4+ colorimetric, iar Cl , SO42 i NO3 prin

electroforez capilar. S-au combinat coninuturile de Ca + Mg, coninutul de Al3+

i coninutultotal al elementelor dozate. Rezultatele sunt exprimate n mmoli/kg. Comparativ sunt menionatei valorile coninutului de Alschimbabil i (Ca+Mg) schimbabil din solurile examinate.

Solurile forestiere prezint o difereniere minor pe vertical (orizont pedogenetic), darmare pe orizontal (la nivelul orizontului n diverse situri). De aceea, coninutul elementelor dinsoluia solului a fost considerat drept media pentru orizonturile individuale genetice, adic:orizontul organic (Ofh), humic (A,E, ABv) i alte orizonturi de alterare sau de mbogire iluvial(Bv, BvBbr, Bfe). Studiul detaliat este prezentat n lucrrile elaborate de Ostrowska et al.,(2001)i Porebska et al.,(2004).

30.1c. Rezultate

Studiile s-au realizat pe monoculturi de pin cu vrste cuprinse ntre 50 i 120 ani, Cel mai

frecvent sit este Bsw (foioase-conifere) i Bs (pdure pin uscat). Siturile Bs se dezvolt pe soluripodzolite cu textur nisipoas liber. Siturile Bsw se dezvolt pe soluri brune podzolite avndtextur argilo-nisipoas. Solurile din siturile BMsw sunt extrem de variate fiind clasificate n dougrupe: soluri brune rugini sau soluri pseudogleice. Granulometria lor este tipic de argil, nisipuriargiloase i proporii variabile de fraciune siltic.

Cinci tipuri de comuniti forestiere au rezultat din analiza vegetaiei, inclusiv pdurileuscate de conifere cu Cladonia, pduri pure de conifere, pduri mixte conifere i dou tipuri depduri de foioase. Rezultatele inventarului phitosociologic a stratificaiei din pdurea uscat deconifere (Bs) const n partea inferioar din licheni i muchi bruni cu o flor vascular puinabundent.

219


26/43



31. Tabelul 10.15. Indicii de acoperire cu specii din clasa III V n arii forestiere

stratificate(Sinkiewicz i Kloos,2001)

Stratul comunitii

de plante

Indicii de acoperire (P) a speciilor din clasele II, IV i V n comunitile forestiere

Cladonio-Pinetum

uscate (lichen)Pd. conifere

Leucobryo Pinetum,Peucedana-Pinetum

Pd. Conifereproaspt

Queco-PinetumFago -

QuercetumTilio-Carpinetum

Calamagrostietosum

pduri mixte proaspete(foioase)Pduri mixte conifere-foioaseC ierbos 190 5282 6335 5373 11543D1-muchi 2710 7205 5389 4293 1031D2 licheni 4060 47 - - -

Pdurile proaspete de conifere posed un nivel dens de muchi i un covor de plantevasculare dup care urmeaz arborii. n siturile BMsw, muchii sunt rari iar plantele vasculare(nivelul ierbos) domin (tabelul 1).

Comunitatea pdurilor uscate de conifere de Cladonio Pinetum, care nu se potregenera natural. Sigurul gen de foioase ce apare sporadic este cel de mesteacn (Betula

pendula). n flora forestier apar i unele specii de afin Vaccinium myrtillus, Calluna vulgaris,Deschampsia flexuosa i meriorVaccinium vitis idaea.

Pdurile de conifere proaspetesunt compuse din pin i mesteacn Betula pendula, uneori

amestec. Rareori apare stejarul Quercus roburi bradul Picea abies. n flora forestier apar inumeroase specii de afin Vaccinium myrtillus, i meriorVaccinium vitis idaea.Plantele vasculare includ genurile Deschampsia flexuosa, Calluna vulgaris,

Calamagrostis epigeios, Melampyrum pratense i muchi. Covorul de muchi i licheni ocup20% din aria forestier studiat.

Pdurile mixte de conifere foioase BMsw sunt formate din pin i mesteacn cu amestecde quarcinee (Quercus robur i/sau Q. sessilis) i la nivel regional cu fag (Fagus Sylvatica),laricele european (Larix europaea) i molid (Picea abies). Nivelul inferior este reprezentat dealun (Frangula alnus) i arbori (Sorbus aucuparia). Structura nveliului forestier este alctuitdintr-un amestec heterogen de specii ierboase cu conifere i foioase, abundent fiind afinul.Frecvent apar i specii de ferig Dryopteris carthusiana i Dryopteris filix mas. n comunitateade Fago Quercetum speciile ierboase sunt de mei (Mi

Date post:	10-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	dollitza85
View:	235 times
Download:	0 times

Solurile şi depoluarea lor

Documents