Suport teoretic pentru protecția și ameliorarea solului
Bioacumularea cu acumularea substanțelor organice este componentă principală a procesului de formare a solului, astfel transformarea rocilor se împletește cu sinteza și acumularea humusului în procesele pedogenetice.
1. La nivel global al solului, materia organică din sol cu cea aplicată acestuia suferă în mod continuu procese fizice, chimice și biologice și astfel se poate aprecia că materia organică a solului în general include compuși organici reziduali din țesuturile vegetale și animale, produși de degradare ai acestora, concomitent cu produși de sinteză ai faunei solului.
Aceștia la un loc se pot distinge și clasifica în două tipuri de substanțe organice utile solului:
nehumice, identificate prin substanțe chimice cunoscute: carbohidrați, proteine, lipide etc.
substanțe humice cu molecule mari, biopolimeri, deci acizi huminici, acizi fulvici și humine care constituie, de fapt, cele trei grupe mari de substanțe componente ale humusului
2. Funcția multiplă de formare și acumulare a MOS, COS și humusului: SOM = f (climat, material parental, topografia și temperatura locului, organisme vegetale și animale).
3. Acumularea (bioacumularea) formează în pedogeneză mai multe orizonturi de diagnostic: O (organic) cu variante, A (cu bioacumulare) cu variante. În calitatea humusului, un rol important are aprovizionarea cu Ca a mediului (sol-subsol) și a soluției solului.
4. Formula elementară a humusului:
Humusul din punct de vedere chimic conține combinațiile descompunerii plus procese de condensare și polimerizare a rezultatelor descompunerilor.
Proporția elementelor: C 14 : N 1 : P 0,1: S 0,055 : H 11,4 : O 57.
Rapoarte gravimetrice: 168 p C : 14 p N : 3,1 p P: 1,75 p S : 11,4 p H : 91,2 p H.
Ponderi procentuale: 58% C : 4,84% N : 1,07 % N: 0,600 S : 3,94% H : 31,55 % O
5. Calculul procent humus din sol:
Analitic: procent humus = procent C X 1,724
1,724 = 100 : 58% C
6. Transformările materiei organice din sol (SOM)
Mineralizarea: marchează o reducere a procentului de C și procentului de humus datorită descompunerii și fragmentării biopolimerilor din humus în molecule mai reduse, de regulă solubile însoțite de emisii de CO2. În procesul de mineralizare participă reacții chimice, fizice și biochimice prin intermediul microorganismelor.
Evaluarea cantității de humus mineralizat se apreciază după reprezentarea azotului organic și mineral din sol, raportul C/N din humus și condițiile climatice ale locului. Ca rezultat al mineralizării, se evidențiază constituenții solubili din dezagregarea substanțelor organice plus CO2 în procese de descompunere “în cascadă” după rezistența componentelor la destrucție. Ordinea rezistenței substanțelor implicate la destrucție este următoarea: aminoacizi, proteine > celuloză > hemiceluloză > lignine > tanini.
Humificarea marchează o creștere a conținutului de humus după un model biochimic specific, stabilindu-se că din compușii de degradare au loc reacții de condensare și polimerizare, formând polimeri humici bogați în C și N.
Majoritatea solurilor României dețin 1-3% C-total, cu excepția histosolurilor (cu 1-10% C) din masa orizonturilor superioare ale solului.
Cantitatea de humus nou sintetizată în procente din masa uscată a stratului arat este proporțională cu produsul dintre masa materialelor organice supuse humificării (MO), proporția în care N din acestea trece în substanțe humice și raportul C/N din humus (la proporțiile de trecere N mai mari de 1 are loc imobilizarea N din humus).
7. Dimensionarea emisiilor de CO2
Se evaluează în legătură cu factorii implicați:
a. pedogenetici, prin distribuția globală a CO2, HCO3 și CaCO3. Aici prezența carbonaților (de calciu, calciu și magneziu etc.) și disoluția acestora în anioni de bicarbonat și carbonat influențează procesele de precipitare a CaCO3. În soluția solului, în domeniul de pH 6,5-10,5, anionul dominant este HCO3, adică de bicarbonat, iar în soluția solului la pH > 10,5, anionul dominant este CO3 (carbonic).
- în zone aride, emisiile CO2 sunt mai reduse, iar în zonele normale și umede, emisiile de CO2 sunt mai ridicate (diferențierea o face acidul carbonic și disocierea acestuia în funcție de pH-ul solului).
b. tratamentele fertilizante cu îngrășăminte minerale și organice:
minerale:
- cu N-NH4 – au efect de acidifiere și creștere a disoluției CaCO3, cu producere de CO2 (modelul poate fi ureea).
- cu N-NO3 – aici crește pH-ul soluției, se reduce disoluția carbonaților și concomitent a emisiilor de CO2.
organice:
- în aceste multiple cazuri, emisiile de CO2 cresc sau se diminuează cu nivelul de pregătire fermentativă a componentei organice.
c. no tillage, reducerea eroziunii, fotosinteza plantelor prin productivitate, toate aceste procese reduc emisiile de CO2 prin eficiența balanței C.
d. optimizarea nutriției și fertilizării, a sustenabilității prevede reciclarea compușilor cu C-organic. Aici se impune controlul optimizării sistemului sol-plantă începând din zona rizosferei.
e. controlul fluxului și influxului CO2 cu aerul atmosferic, reducerea poluanților pot controla nivelul emisiilor de CO2.
f. recomandările experiențelor de lungă durată
sechestrarea C-organic în sol, în principal prin inputuri de C, practici speciale de management cu inputuri organice, sporirea productivității plantelor, implicit a restiturii pierderii de C din sol prin tehnologii.
asolamente și compoziție vegetală diversificată cu capacitate de formare în sol, a unor complexe organominerale mai stabile.
diversificarea tehnologiilor agricole, a aplicării nutrienților, adaptate la sistemul sol-plantă, returnarea MO din producția vegetală (rădăcini, resturi vegetale, amendamente organice) cu plante ameliorative leguminoase în asolamente care prin structura compoziției reglează stocarea C.
program durabil și sustenabil de management al SOM, cu obiective de sechestrare a C-organic și modelare a emisiilor de CO2.
în aceste demersuri se pot include și alte prevederi ale agriculturii conservative, ca lucrări no tillage, modele de asolamente antierozionale, plante ameliorative și disturbanță redusă în lucrările solului.