(notițe bibliografice)
Materia organică a solului (SOM) și modelarea conținutului de C-organic (și humus) dețin pentru acest secol (XXI), roluri centrale în managementul sustenabil din agricultură. Această constatare este valabilă în primul rând pentru zonele cu soluri slab reprezentate în componentele organice humificate dar și în cele în care practicile convenționale exercită presiuni și vulnerabilitate asupra condițiilor de sol. În țara noastră, suprafața solurilor cu conținut scăzut de humus este de 7,485mil ha (51% din agricol și 80% din arabil) care pot cauza în sistemul sol-plantă acțiunea mai multor factori limitativi-fizici chimici și biologici. Așadar modelarea regimului și conținutului de humus în agricultura țării noastre, este un obiectiv prioritar al tehnologiilor și sistemelor de agricultură.
1. Humusul și funcțiile determinate
Funcțiile humusului, component organic esențial al solului, deține funcții esențiale, cu roluri complexe fiind principalul depozitar în sol al energiei chimice și al entropiei joase legate de plante, prin fotosinteză:
Cu mineralele argiloase interacționează activ și permanent, formând complexul argilo humic, care condiționează cantitativ și calitativ funcțiile de adsorbție și schimb ale solului, pentru cationi, de importanță prioritară în realizarea fertilității solului, pe termen durabil, de aceea modelarea conținutului de humus este de interes practic pentru productivitatea solurilor. Prin acest complex coloidal, argilo-humic, se structurează solurile și se susține favorabil regimul aerohidric;
Complexul adsorbtiv argilo-humic, cu participarea efectivă a conținutului de humus, a calității acestuia, determină capacitatea de tamponare a solului față de factorii de presiune fizică, chimică și biologică, de regulă de proveniență antropică; prin această însușire solul poate întreține și păstra caracteristicile de bază suficient de constante și puțin variabile în legătură cu factorii de degradare;
Prin compoziția chimică și anumită proporționalitate între elementele (organogene) ce intră în compunerea substanțelor humice din stratul arat al solurilor: C14, N1; P0,1; S0,0055; H11,4; O5,7, humusul încorporează peste 90% din conținutul total de N, 35-65% din conținutul total de P, și până la 70% (în solurile nesalinizate) de S, toate aceste elemente din humus, prin mineralizare, atribuie acestui component al solului calitatea de sursă importantă de elemente nutritive pentru plante;
Asigură energia chimică și substanțele bazice intermediare necesare organismelor din fauna și microflora (microorganismele nesimbiotice) din sol, care leagă N - atmosferic precum și substanțe fiziologic active pentru plante. Ca sursă de energie chimică și de entropie joasă, substanțele humice din sol sunt expuse degradării (descompunerii oxidative) (mineralizării) până la compuși stabili (CO2, H2O) energia chimică eliberată, produșii intermediari (aminoacizi glucide hormoni, substanțe de creștere, etc.) și minerali (NH4+, H2PO4-; S2-), preluați de metabolismul microorganismelor.
În general în acest bilanț humic - delimitat de humificare (sinteză a humusului) și mineralizare (degradare, descompunere oxidativă) - obiectivul unui management rațional al substanțelor organice din sol (SOM) impune compensarea/echilibrarea acestor procese prin aport de substanțe organice formate în fotosinteză (îngrășăminte naturale cu resturi animaliere și substanțe vegetale, resturi vegetale de la culturi, ș.a.) pe seama cărora sinteza humusului compensează degradarea (pierderile) prin mineralizare.
2. Procese implicate în bilanțul și conținutul humic al solului
2.1. Aport de C-organic și humus
Sinteza microbiologică de humus: din resturi vegetale și îngrășăminte organice:
Transformarea în sol (humificarea) materialelor organice cu raport C/N < 24-25, are loc prin procese de sinteză de humus, cât și de mineralizare. Transformarea m. o. cu raport C/N > 25-30 determină sinteza substanțelor hummice și imobilizare de N mineral din sol
Energia chimică necesară activității microorganismelor care participă la humificare este proporțională cu excesul de C față de cel de N din aceste materiale comparativ cu raportul acestor elemente în substanțele humice stabilizate. Cu cât raportul C/N din aceste materiale este mai larg cu atât N-ul din acestea trece în cantități mai mari în substanțele humice.
2.2. Procese care determină reducerea conținutului de humus
2.2.1. Mineralizarea sau degradarea oxidativă
Procesul eliberează energia și elementele organogene din humus sub forma compușilor minerali accesibili sau devin accesibili după acțiunea microorganismelor specializate (ex. nitro și tiobacterii). Evaluarea cantitativă a evoluției (scăderii) conținutului de humus prin acest proces, în timp, arată eliberarea elementelor organogene (C, N, P, S) are loc în rapoartele lor din humus, N- mineral, asimilabil rezultat se regăsește în producțiile vegetale până la 70-75%, acest proces al mineralizării din humusul stratului subarabil din sol poate contribui cu până la 25% din necesarul de N al culturilor anuale neleguminoase și nefertilizate.
Mineralizarea humusului din stratul arat este intensificată de lipsa asolamentului, lucrarea intensivă a solului, fertilizările intensive (în primul rând cu P dar și complexe), amendarea solurilor acide și respectiv alcaline-salinizate, predominanța culturilor anuale și prășitoare în rotații, etc.
2.2.2. Eroziunea de suprafață
În acest caz, efectelor de reducere a conținutului de humus prin mineralizare se adaugă efectul de îndepărtare fizică a humusului concomitent cu efectul de îndepărtare a solului din stratul superficial.
2.2.3. Calcarizarea solurilor acide
Influențează negativ, după doză și timp de acțiune conținutul de humus din sol. De aceea, la amendare, este necesară, concomitent și o compensare a mineralizării mai intense a humusului față de neamendat.
3. Materia organică a solului (SOM) – Humusul și Circuitul carbonului (C)
Compoziției elementare a humusului îi corespund rapoarte gravimetrice medii: 168pC: 14pN:3,1pN:1,75pS:11,4pH:91,2pO și ponderile procentuale de: 58%C:4,84%N:1,07P:0,60%S:3,94%H:31,35%O care se pot diferenția după tipul solificării în diferite condiții pedoclimatice. În interiorul substanțelor humice se regăsesc mai multe stări predominante de oxidare și combinare a elementelor organogene: C-în stare redusă în lanțuri alifatice și cicluri de tip aromatic care la tratarea solului cu acid cromic se oxidează în CO2; N-ul în stare redusă în grupări amino – NH2 și imino – NH – care la tratare cu ac. cromic în ac. sulfuric trece în ioni de amoniu, NH4; P-ul – oxidat pentavalent, orto- și poli, care la oxidarea humusului se eliberează în ioni ai ac. ortofosforic; S-ul în stare redusă cu grupări tio- în aminoacizi cu S și în heterocicli care la oxidarea humusului se transformă în ioni de sulfat – SO4²⁻; iar oxigenul și hidrogenul se găsesc în aceeași proporție aprox. ca în apă. Numeroasele funcții chimice determinate de substanțele humice – (carboxil – COOH; carbonil – CO-; amino – NH2 - ; imino – NH; amido – CONH2, heterocicluri și alcooliaromatici, etc. conferă substanțelor humice acțiuni și interacțiuni cu formare a complexului coloidal argilo-humic și complexe organo-minerale cu rol în condiționarea nutriției și a stării fizice a solurilor.
La baza acestei complexități chimice, fizice și biologice a substanțelor humice sunt în esență, ca puncte principale, legăturile fracționale între conținutul de humus și circuitul carbonului, care poate explica și fundamenta procesul humificării prin care din substanțele organice cu raport larg C/N se sintetizează o substanță organică ce poate fi catalogată „complexă”, multifuncțională, specifică numai solului – humusul care cel puțin în solurile României deține 4,8 – 5,2%N, fiind față de substanțele inițiale un component de bază în aceste medii, care susține activitățile economice generate în soluri.
4. Materia organică a solului (SOM) și dinamica nutrienților
Humusul disponibilizează pentru plante, prin mineralizare, compușii solubili ai elementelor organogene, precum și ionii adsorbiți la fracțiile chimice ale lanțurilor alifatice și moleculele aromatice. Tot din fracțiile chimice existente substanțele chimice pot disponibiliza formele accesibile ale unor metale (mai ales microelemente) întrucât acestea se află prezente în complexele minerale ale acestora.
Pe lângă disponibilitatea de nutrienți, substanțele humice dețin rol ameliorativ pentru procesele de adsorbție, schimb și desorbție specifice interacțiunii fazelor component ale solului (lichidă/solidă/gazoasă) și tot efecte pozitive în absorbția și controlul nutriției plantelor.
5. Probleme ale managementului și modelării materiei organice a solului
Obiective: proiectarea unor măsuri generale și particulare în scopul realizării unui bilanț humic pozitiv, în condiții de sustenabilitate.
Realizare:
5.1. Studii pedologice și agrochimice pentru stabilirea factorilor implicați în controlul și modelarea indicilor agrochimici, în general și cei determinanți în domeniu;
5.2. Aplicarea unor metode de control și monitorizare prin experiențe cu plante, pe soluri diferite; Delimitarea indicatorilor specifici: pH, V%; CSC; humus (C-organic prin digestie umedă și uscată), elemente nutritive totale și mobile; prognoze – simulări pe termen scurt și îndelungat;
5.3. Proiectarea unor măsuri tehnologice:
Asolamente diferențiate, cu plane ameliorative, proporții diferite - cerealiere, prășitoare;
Fertilizare minerală; organică; organo-minerală, studiu aprofundare;
Metode de protecție a solurilor prin sisteme diferențiate de agricultură;
Abordare specială în reconstrucția componentelor organice: fertilizanți organici animalieri, resturi vegetale, îngrășăminte verzi, sisteme novative de lucrare a solului, lucrări superficiale și profunde; irigat și neirigat; măsuri de prevenire și combaterea eroziunii;
Program special pentru modificarea favorabilă a MOS, prin sistem special – conservarea resurselor de C-organic, măsuri de “returnare” a rezervelor organice prin diferite căi, inclusiv modalități de sechestrare a carbonului în sol.
În scopul realizării unor sisteme eficiente de monitorizare – control a resurselor organice din soluri, proiectarea și execuția acestora trebuie să includă în mod complex și interactiv toate domeniile ca eficiență și rezultate.