PROPRIETATILE HIDROFIZICE, DE AERATIE SI TERMICE ALE SOLULUI

1. APA DIN SOL

Apa joaca un rol foarte important in procesele de alterare si dezagregare ale mineralelor si rocilor, ca si in formarea profilului de sol. Transportul diferitelor combinatii chimice, minerale sau organice, pe adancimea profilului de sol si formarea orizonturilor de eluvionare sau iluvionare se realizeaza prin intermediul apei care circula in masa solului, de existenta si modul de manifestare al apei din sol depind procesele de geneza si evolutie a solului.

Apa are un rol important si in realizarea fertilitatii solului, fiind unul din componentele esentiale ale acesteia. Ea determina solubilizarea, transportul si asimilarea substantelor minerale de catre plante; apa este componenta solului care asigura in mod permanent schimbul de substante nutritive intre sol si planta. De asemenea, ea confera si alte insusiri solului, legate de modul de lucrare a lui.

1.1. Fortele care actioneaza asupra apei din sol

Fortele care actioneaza, asupra apei din sol, importanta mai mare o prezinta forta gravitationala, forta capilara, forta de adsorbtie, forta datorita tensiunii vaporilor de apa din sol, forta de sugere (suctiune) a radacinilor plantelor, forta hidrostatica (de submersie).

Forta gravitationala. Actioneaza asupra apei ce se realizeaza in porii necapilari ai solului dupa o ploaie abundenta sau dupa o irigare cu cantitati mari de apa. Sub actiunea gravitatiei apa se deplaseaza pe verticala umezind solul in profunzime, iar surplusul trece in panza de apa freatica. Pe terenurile inclinate, o parte din apa este deplasata din amonte in aval tot sub actiunea fortei gravitationale.

Forta capilara. Actioneaza asupra apei ce se afla in porii capilari ai solului si este determinata de deficitul de presiune ce se creeaza in capilarele solului.

Daca se introduce un tub capilar intr-un vas cu apa, se constata o ridicare a coloanei de apa in tub la o inaltime H, iar daca se pun in contact doua tuburi cu diametre diferite, apa se va deplasa incet de la tubul mai larg la cel mai ingust. Retinerea si miscarea apei in toate directiile, in tuburile capilare, se datoreaza fortei capilare la baza careia sta deficitul de presiune    (presiunea capilara). Moleculele de apa din interiorul lichidului din tub sunt atrase cu aceeasi forta in toate directiile, deci sunt in echilibru, in timp ce moleculele de la suprafata lichidului sunt atrase numai spre interior, iar cele de la contactul cu peretii tubului sunt atrase spre exterior cu forte mai puternice (uda peretii tubului)

In sol exista o 'impletitura' de pori de diametre si lungimi diferite; din aceasta cauza fenomenele capilare sunt foarte complexe. Apa capilara nu este antrenata de forta gravitationala, ci se misca lent, in toate directiile, de la capilarele cu diametrul mai mare spre cele cu diametrul mai mic.

Forta de adsorbtie (de sorbtie). Determina retinerea apei la suprafata particulelor de sol. Aceasta forta este de natura electrostatica si se datoreaza caracterului bipolar al moleculei de apa si energiei libere de la suprafata particulelor de sol. Prin aceasta forta este retinuta apa higroscopica.

Forta determinata de tensiunea vaporilor de apa. Actioneaza asupra apei sub forma de vapori, in porii solului plinii cu aer se gasesc vapori de apa, care sunt supusi unei presiuni (tensiuni) mai mari sau mai mici in functie de temperatura si umiditatea solului. Astfel, la aceeasi umiditate, tensiunea vaporilor creste cu temperatura, iar la aceeasi temperatura, tensiunea creste cu umiditatea. Deci, vaporii de apa vor circula intotdeauna de la zonele mai calde si mai umede ( tensiunea mai mare) spre zonele mai reci si mai uscate ( tensiune mai mica) .

Forta de sugere (sucțiune) a radacinilor plantelor. Plantele iau apa din sol prin intermediul perisorilor adsorbanti. Forta de suctiune, la majoritatea plantelor, este de 15-20 atmosfere. Pe masura ce apa din aproprierea radacinilor este consumata, o alta cantitate de apa, de la distante mai mari, ii ia locul, creandu-se un curent spre radacinile platelor .

Forta osmotica. Se manifesta numai in solurile saraturate si depinde de presiunea osmotica. Cu cat concentratia sarurilor solubile este mai mare si presiunea osmotica este mai mare, iar apa va fi retinuta cu forte mai puternice in sol. Din aceasta cauza, pe solurile saraturate, chiar cand sunt umede, plantele sufera, apa trecand din celulele plantelor in solutia solului (asa-numita seceta fiziologica).

Forta hidrostatica (de submersie). Se pune in evidenta numai cand la suprafata solului se gaseste un strat de apa. Sub greutatea stratului respectiv se creeaza o forta care determina patrunderea apei in sol. Situatia se intalneste in orezarii sau pe terenurile cu baltiri.

1.2. Formele de apa din sol.

Principalele surse de aprovizionare a solului cu apa sunt precipitatiile, ascensiunea capilara din panza freatica si irigatiile. Patrunsa in sol, apa este supusa unor forte complexe de retinere, care ii imprima anumite insusiri. Pentru intelegerea mecanismelor de retinere si miscare a apei din sol, acestea se imparte in mai multe categorii sau forme, si anume: apa legata in combinatii chimice, apa legata fizic si apa libera.

Apa legata chimic. Aceasta forma de apa nu ia parte la procesele fizice ce se petrec in sol si se gaseste sub doua forme: apa de constitutie si apa de cristalizare.

Apa de constitutie intra in reteaua cristalina a mineralelor sub forma ionica (OH^-), ca de exemplu: Fe(OH)₃; Al(OH)₃ etc. Este strans legata de reteaua cristalina, fiind cedata la temperaturi de peste 400°C, prin descompunerea mineralului.

Apa de cristalizare este legata de reteaua cristalina a mineralelor sub forma moleculara (H₂O) si se elimina la temperaturi mult mai joase (200°C), fara descompunerea substantei. Exemple de minerale cu apa de cristalizare: 2Fe₂O₃ . 3H₂O; CaSO₄ - 2H₂O; MgSO₄ . H₂O etc

Apa legata fizic. Este retinuta la suprafata particulelor de sol datorita energiei libere de care dispun acestea si structurii dipolare a moleculelor de apa. Particulele rezultate prin dezagregarea si alterarea mineralelor si rocilor prezinta la suprafata ioni cu sarcini libere pozitive sau negative, putand sa atraga molecula de apa cu un pol sau altul. Dupa intensitatea retinerii, distingem doua forme de apa legata fizic: apa higroscopica si apa peliculara.

Apa higroscopica. (numita si apa de higroscopicitate) se formeaza prin condensarea vaporilor din atmosfera solului in jurul particulelor de sol pana la satisfacerea energiei libere de la suprafata acestora, realizand o pelicula alcatuita din 16 pana la 110 randuri de molecule de apa. Odata cu condensarea vaporilor de apa se pune in libertate o anumita cantitate de caldura, numita caldura de umectare, care variaza intre 50 - 88 calorii pentru fiecare gram de apa condensata.

Este strans legata de particulele de sol, la contactul cu faza solida fiind retinuta cu circa 10000 atmosfere, iar spre partea exterioara a peliculei cu circa 50 atmosfere. Din cauza presiunii mari cu care este retinuta, apa higroscopica are anumite proprietati specifice, ce o deosebesc de apa libera, si anume: ingheata la -78°C, are densitatea 1,7, nu are capacitate de dizolvare pentru sarurile solubile din sol si circula numai sub forma de vapori. Cantitatea maxima de apa higroscopica formeaza coeficientul maxim de higroscopicitate. Apa higrosopica nu este folosita de plante, deoarece acestea au puterea de suctiune mult mai mica (10 - 35 atmosfere); de aceea, se mai numeste apa fiziologic inactiva (sau 'apa moarta').

Higroscopicitatea fiind un fenomen de suprafata, apa higroscopica variaza odata cu gradul de maruntire al particulelor de sol. Astfel, solurile argiloase vor retine o cantitate mai rare de apa higroscopica, fiind urmate de cele lutoase si apoi de cele nisipoase

Pe curba caracteristica a umiditatii, apa de higroscopicitate este delimitata de suctiuni cuprinse intre pF =7 si pF = 4,Ea se pierde din sol la temperatura de 105°C.

Apa peliculara se realizeaza la suprafata particulelor de sol peste apa higroscopica, sub forma unei pelicule de diferite grosimi, pana la satisfacerea totala a capacitatii de adsorbtie a solului.

Pelicula este alcatuita din mai multe randuri de molecule de apa (1,5-2 ori apa higroscopica), retinute cu o forta cuprinsa intre 50 atmosfere la interior si 15 atmosfere la exterior. Fiind retinuta cu forte mai mici decat apa higroscopica, prezinta capacitatea de a dizolva in mica masura sarurile solubile, circula lent de la pelicule mai groase spre cele mai subtiri, pe baza diferentelor de tensiune superficiala si poate fi folosita, intr-o oarecare masura, de plantele care au o forta de suctiune mai mare de 15 atmosfere.

Pe curba caracteristica a umiditatii apa peliculara corespunde unui pF cuprins intre 4,7 si 4,2 deci limita superioara a apei peliculare reprezinta coeficientul de ofilire. Fiind retinuta la suprafata particulelor texturale, cantitatea de apa pelicuiara creste de la solurile nisipoase la cele argiloase.

Apa libera (sau apa nelegata). Se realizeaza in sol dupa satisfacerea completa a apei legate fizic, adica apa higroscopica si apa peliculara Este reprezentata prin apa capilara si apa gravitationala.

Apa capilara reprezinta apa pe care solul o retine in spatiile capilare si care se misca in toate directiile sub actiunea fortelor capilare. Prin cresterea umiditatii din sol (peste apa peliculara) se formeaza mai intai apa capilara imobila, care mai este cunoscuta si sub denumirea de 'apa de colt', deoarece se prezinta ca niste picaturi izolate la contactul ('coltul') dintre particulele de sol. Este retinuta cu forte mai puternice si este mai greu folosita de plante, in continuare, cresterea umiditatii determina unirea picaturilor de apa de colt formand coloane de apa in spatiile capilare, intrerupte din loc in loc de bule de aer Acestea reprezinta apa capilara mobila, numita si 'apa funiculara'. Ea se pastreaza o perioada lunga de timp in sol si este complet folosita de plante Limita ei superioara reprezinta capacitatea pentru apa in camp sau capacitatea de camp pentru apa a solului. Cresterea umiditatii din sol pana la formarea in spatiile capilare a unei coloane de apa continue, neintrerupta de bule de aer, realizeaza asa - numita apa capilara usor mobila.

Aceasta se intalneste dupa ploaie, dupa aplicarea unei udari sau se mentine permanent in profilul solurilor cu panza freatica la mica adancime. Limita ei superioara reprezinta capacitatea pentru apa capilara a solului.

Cantitatea de apa capilara depinde de textura, structura si porozitate, crescand de la solurile nisipoase la cele argiloase si de la solurile nestructurate la cele structurate. Apa capilara are capacitatea de a solubiliza substantele nutritive, formand ' solutia solului'. Reprezinta categoria cea mai importanta de apa din sol, de prezenta ei depinzand buna aprovizionare a plantelor cu apa si saruri nutritive si, deci, nivelul productiilor obtinute.

Pe curba caracteristica a umiditatii apa capilara corespunde unui pF cuprins intre 4,2 si 2,5, deci, este retinuta cu forte intre 15 atmosfere si 1/3 atmosfere.

In functie de sursa de umezire a solului, se deosebesc: apa capilara sprijinita si apa capilara suspendata.

Apa capilara sprijinita se formeaza deasupra panzei freatice, prin ridicarea apei in spatiile capilarelor pana la o anumita inaltime. Stratul de sol umezit astfel, mai poarta denumirea de 'franja capilara'. Cand apa freatica se gaseste la mica adancime, franja capilara se ridica pana la suprafata si solul este permanent umezit la capacitatea pentru apa capilara, in alte situatii, franja capilara umezeste numai partea inferioara a profilului de sol (solurile freatic umezite).

Apa capilara suspendata se realizeaza in partea superioara a profilului, prin alimentarea capilarelor cu apa provenita din precipitatii, din irigare, inundatii etc. Adancimea zonei umezite depinde de cantitatea de apa cazuta pe sol. Ea niciodata nu vine in contact cu franja capilara, de aceea i se spune suspendata. Se pune in evidenta la solurile cu apa freatica la adancime mare. La aceste soluri, intre apa freatica suspendata si cea sprijinita se gaseste, in permanenta, un strat de sol uscat (cu umiditati in jurul coeficientului de ofilire),

Apa gravitationala se intalneste in spatiile necapilare ale solului, unde se mentine o perioada scurta de timp, dupa o ploaie abundenta sau o norma de udare prea mare. Se scurge repede in profunzime sub actiunea fortei gravitationale, ajungand in panza freatica. In drumul ei spre profunzime, apa gravitationala alimenteaza celelalte forme de apa din sol. Este folosita de plante o perioada destul de scurta de timp, iar prezenta ei determina conditii de anaerobioza in sol. De asemenea, apa gravitationala spala pe profil o parte din elementele nutritive. Pe curba caracteristica a umiditatii, corespunde unui pF cuprins intre 2,5 si O (zero).

Apa freatica. Daca apa gravitationala intalneste in calea ei un strat impermeabil, se inmagazineaza deasupra acestuia formand apa freatica. Aceasta prezinta importanta pentru sol numai daca franja capilara se ridica pana la nivelul profilului, de unde poate fi folosita de plante, in functie de adancimea apei freatice, se pot intalni 3 cazuri: adancimea critica, subcritica si acritica. Cand apa din panza freatica se ridica, prin capilaritate, pana la suprafata solului, creand conditii de anaerobioza, avem de-a face cu adancimea critica, in acest caz solurile au exces de umiditate si sunt supuse inmlastinirii sau lacovistirii. Daca apa contine si saruri solubile, solurile sunt supuse si saraturarii. Cand franja capilara influenteaza numai partea inferioara a profilului avem de a face cu adancimea subcritica (se formeaza soluri freatic umede), iar cand franja capilara nu atinge profilul de sol adancimea este acritica, iar plantele nu pot folosi apa din panza freatica.

Conceptul de adancime si mineralizare critica a apei freatice este in legatura cu saraturarea solului, valabil doar pe terenuri cu conditii naturale (rara amenajari de drenaj sau irigatie si drenaj); de fapt, cauza saraturarii solului (ca si a prezentei apei la mica adancime) este drenajul subteran deficient al stratului acvifer care poate deveni critic (N. Florea; Publicatiile S.N.R.S.S., nr. 16, 1977, Craiova). An teritoriile amenajate devine esential pentru saraturarea solului debitul ascensiunii capilare a apei din stratul acvifer, care s-ar putea evapotranspira. In functie de clima si de mineralizarea apei freatice, se accepta un debit capilar maxim (considerat critic in legatura cu saraturarea solului) cuprins intre l (2) si 5 mm/zi (dupa Haret si Stanciu, 1973), care se realizeaza in sol la adancimi variate, in functie de textura solului. Pe baza acestor adancimi au fost propuse adancimile de desecare pentru diferite conditii naturale si soluri, intre 1,1 si 1,8 m (N. Florea, 1977).

Apa sub forma de vapori. Se intalneste in aerul din porii solului, unde provine prin evaporarea altor forme de apa sau prin patrunderea aerului atmosferic incarcat cu vapori de apa. Se misca in sol prin difuziune, de la zonele cu tensiunea vaporilor mai mare (mai calde si mai umede) catre zonele cu tensiunea vaporilor mai mica (mai reci si mai uscate).

Desi procentul de apa sub forma de vapori este mic in sol (aproximativ 0,001%), importanta acestuia, in unele soluri este foarte mare. Astfel, in solurile cu umiditate scazuta, apa, fiind puternic retinuta de particulele de sol, nu poate circula decat sub forma de vapori, contribuind, intr-o oarecare masura, la redistribuirea umiditatii. Cand tensiunea vaporilor devine maxima (aerul din sol este saturat cu vapori), incepe fenomenul invers, de condensare a vaporilor si trecere a acestora in stare lichida. Procesul poarta denumirea de condensare capilara. Prin condensare capilara se formeaza picaturi de apa ce ocupa colturile porilor capilari sau pot umple complet capilarele mici, de unde este folosita de plante.

Roua interna (subterana) reprezinta un alt mijloc de aprovizionare a plantelor cu apa din vapori. Aceastea se formeaza astfel: noaptea orizonturile superioare se racesc mai repede decat cele inferioare, deci vaporii de apa vor circula din interiorul solului (tensiunea vaporilor mai mare) spre orizonturile superioare, care, fiind mai reci, determina condensarea vaporilor si transformarea lor in picaturi de apa. In deserturi aceasta apa constituie principala sursa de aprovizionare a vegetatiei ce se dezvolta in aceste zone vitrege.

In general, cand umiditatea solului este mai mare decat coeficientul maxim de higroscopicitate (CH), umiditatea relativa a aerului din sol este de 100%, deci aerul este saturat cu vapori de apa. Practic, sub adancimea de 10 cm atmosfera solului este saturata cu vapori de apa.

O importanta mare o au si vaporii de apa din atmosfera, deoarece, pe de o parte, ei patrund in sol si contribuie la aprovizionarea acestuia cu apa, iar pe de alta parte, prezenta lor in cantitate mare in aerul atmosferic, atenueaza efectul secetelor prin protejarea partii aeriene a plantelor (Blaga si colab. 1996).

1.3. Indicii hidrofizici ai solului

Sunt anumite valori ale umiditatii din sol, exprimata in procente sau valori pF, la care se petrec modificari evidente in ce priveste retinerea, mobilitatea si accesibilitatea apei pentru plante. Pe curba caracteristica a umiditatii au fost stabilite anumite puncte conventionale, care corespund unor indici hidrofizici. Principalii indici hidrofizici sunt: coeficientul de higroscopicitate; coeficientul de ofilire; capacitatea pentru apa in camp; echivalentul umiditatii; capacitatea totala pentru apa a solului.

Coeficientul de higroscopicitate sau coeficientul maxim de higroscopicitate (CH), reprezinta cantitatea maxima de apa pe care o proba de sol, uscata la aer, o poate retine la suprafata particulelor atunci cand este asezata intr-o atmosfera saturata in vapori. Valoarea coeficientului de higroscopicitate depinde de textura, de continutul de humus, de continutul in diferite saruri si de natura cationilor din sol. Astfel, cu cat un sol este mai bogat in argila, contine mai mult humus, are saruri si cationi ce se hidrateaza puternic, valoarea coeficientului de higroscopicitate este mai mare. In general, valorile CH-ului (in procente de volum) sunt cuprinse intre 1% si 14%, fiind de circa 1% la solurile nisipoase, de 8% la cele lutoase si 14% la cele argiloase. Se determina in laborator folosind o solutie de acid sulfuric 10%, care creeaza intr-un mediu inchis o saturare in vapori de 94%.

Indiferent de sol, pe curba caracteristica a umiditatii, coeficientului de higroscopicitate corespunde la un pF = 4,Acesta prezinta importanta, deoarece serveste la aprecierea texturii si se foloseste la calcularea coeficientului de ofilire (CO =CH . 1,5) si echivalentului umiditatii (EU - CU . 2,73),

Coeficientul de ofilire. (CO). Reprezinta limita minima de apa din sol la care plantele se ofilesc ireversibil. La aceasta apa se poate ajunge fie prin scaderea umiditatii solului datorita evapotranspiratiei (pierdere prin evaporatie si consumul plantelor), fie prin umezirea solului uscat pana la satisfacerea totala a apei de la suprafata particulelor de sol. Valoarea CO depinde de aceeasi factori ca si CH si este de aproximativ 2% la solurile nisipoase, pana la 12% la cele lutoase si pana la 24% Ia cele argiloase (in procente din volum). Umiditatea la CO caracterizeaza tipul de sol si este independenta de planta. Aceasta umiditate depinde, ca si la CH, in primul rand de gradul de maruntirc a solului. Cu cat solul are o textura mai fina cu atat, CH si CO au valori mai ridicate.

Coeficientul de ofilire se poate determina pe cale biologica, folosind o planta test, sau prin calcul, in functie de CH, cu relatia: CO = CH -1,5.

Pe curba caracteristica a umiditatii, indiferent de sol, corespunde unui pF =4,2.

Prezinta importanta mare deoarece indica cantitatea minima de apa pe care trebuie sa o aiba solul pentru ca plantele sa nu piara si in acelasi timp se foloseste la calcularea capacitatii de apa utila din sol, a normei de irigatie, a normelor de udare si a plafonului minim, parametri indispensabili lucrarilor de irigatie.

Capacitatea pentru apa in camp (capacitatea de camp - CC). Reprezinta cantitatea maxima de apa pe care solul (saturat cu apa) o poate retine in spatiile capilare o perioada mai lunga de timp si care o poate pune in mod treptat la dispozitia plantelor. Se determina numai in teren prin metoda ramelor metrice, umezind in exces o parcela de 1/1 sau 2/2 m si stabilind cantitatea de apa ramasa dupa ce s-a pierdut gravitational excesul (1-3 zile).

Solul umezit la capacitatea de camp contine apa retinuta la suprafata particulelor de sol (apa higroscopica si peliculara) si apa retinuta in porii capilari. De aceea, valoarea CC depinde de textura (care determina cantitatea de apa retinuta la suprafata particulelor) si de structura (care determina porozitatea solului). Astfel, la solurile nisipoase este de circa 6%, la solurile lutoase de pana la 32%, iar la solurile argiloase de pana la 42% (procente din volum). Pe curba caracteristica a umiditatii capacitatea de camp corespunde unui pF = 2,5.

Cunoasterea CC are o mare importanta, deoarece reprezinta limita superioara a apei utile pentru plante Solui aflat la capacitatea de camp se gaseste in conditii optime de umiditate, plantele gasind cele mai bune conditii de dezvoltare. Cresterea umiditatii, peste capacitatea de camp creeaza in sol un excedent de apa, iar scaderea acesteia creaza un deficit de umiditate.

Impreuna cu coeficientul de ofilire, capacitatea de camp participa la calcularea normei de irigare, a normei de udare, a plafonului minim si a capacitatii de apa utila a solului.

Echivalentul umiditatii (EU). Reprezinta cantitatea maxima de apa pe care o proba de sol saturata cu apa o poate retine atunci cand este supusa unei forte de centrifugare de 1000 de ori forta gravitationala. Se determina in laborator prin metoda centrifugarii, intrucat determinarea capacitatii de camp in teren este dificila, cerand mult timp, in multe cazuri aceasta este inlocuita cu echivalentul umiditatii, care se determina, mult mai repede, in laborator. Valoarea echivalentului umiditatii este aproximativ egala cu a capacitatii de camp la solurile lutoase, fiind mai mica la solurile nisipoase    (deoarece acestea au o capacitate mai mica de retinere pentru apa) si este mai mare ia solurile argiloase (care, avand multa argila retin o cantitate mai mare de apa).

Capacitatea de camp mai poate fi inlocuita prin umiditatea la 1/3 atmosfere, care reprezinta cantitatea de apa retinuta de o proba de sol saturata, dupa ce a fost supusa unei presiuni de 1/3 atmosfere. Se determina tot in laborator, folosind aparatul de presiune cu placa poroasa.

Capacitatea pentru apa capilara (Ccap). Reprezinta cantitatea maxima de apa pe care o are solul atunci cand toti porii capilari sunt plini cu apa Se realizeaza numai deasupra panzei freatice, in 'franjul capilar', unde porii capilari se umplu cu apa prin ascensiune, mentinandu-se in permanenta plini Se poate determina in laborator pe probe recoltate din teren in cilindrii metalici. Marimea capacitatii capilare depinde, ca si capacitatea de camp, de textura si structura solului, crescand de la solurile nisipoase spre cele argiloase si de la cele nestructurate la cele structurate. Pe curba caracteristica a umiditatii corespunde la un pF = 2 Prezinta importanta numai atunci cand franja capilara se ridica pana in profilul de sol, de unde apa poate fi folosita de plante.

Capacitatea totala pentru apa (CT) Reprezinta cantitatea maxima de apa pe care o contine solul atunci cand totii pori (capilari + necapilari) sunt plini cu apa si se determina in laborator pe probe recoltate din teren, in asezare naturala, cu cilindri metalici. Marimea capacitatii totale depinde de porozitatea totala a solului, in functie de care se poate calcula:

_PT

_{CT%=----- ----- -------}

_DA

Pe curba caracteristica a umiditatii corespunde la un pF= O, deci suctiunea solului la aceasta umiditate este nula. Cand umiditatea se gaseste la capacitatea totala, in sol se creaza conditii de anaerobioza.

1.4. Pierderea apei din sol

Apa din sol se poate pierde prin: evaporatie, transpiratie si prin drenaj.

Evaporatie (E). Reprezinta pierderea apei din sol, prin trecerea ei in stare de vapori sub actiunea temperaturii. La aceasta pierdere plantele nu participa, de aceea mai poarta denumirea si de consum neproductiv. Pierderile de apa prin evaporatie afecteaza, mai ales, partea superioara a profilului de sol (30-50 cm), si pot fi reduse prin mobilizarea soiului (cand se intrerup spatiile capilare) sau prin mulcire.

Transpiratia (T). Reprezinta pierderea apei datorita consumului plantelor prin fenomenul de transpiratie. Din totalul apei adsorbita de catre planta, numai 0,2% este folosita pentru formarea substantei organice , restul de 99,8% este eliminata prin transpiratie. Totusi, deoarece la aceste pierderi participa plantele, transpiratia este considerata un consum productiv. De aceea, in practica, se urmareste reducerea la minimum a evaporatiei (consum neproductiv) in favoarea transpiratiei (consum productiv).

Intrucat este greu de facut o delimitare intre pierderile de apa prin evaporatie si transpiratie, ele se exprima impreuna prin procesul numit evapotranspiratie (ET),

Evapotranspiratia se exprima in mm, ca si precipitatiile si este diferita de la o zona la alta in functie de clima, sol, vegetatie, umiditate etc. Pentru a putea compara datele intre ele, Tornthwaite a introdus notiunea de evapotranspiratie potentiala (EPT).

Evapotranspiratia potentiala reprezinta cantitatea de apa pierduta prin evaporatie si transpiratie de un sol permanent aprovizionat cu apa in optim si acoperit cu un covor vegetal incheiat. EPT se poate determina folosind instalatii speciale, sau cu ajutorul formulei lui Tornthwaite si serveste la stabilirea regimului hidric al solului, sau a excedentului si deficitului de umiditate. Astfel, cand precipitatiile (P) sunt mai mici ca EPT, avem deficit de umiditate si cand P>EPT, avem excedent de umiditate.

Drenajul. Reprezinta pierderea de apa din sol prin scurgeri si poate fi: drenaj extern = scurgerea apei la suprafata terenurilor inclinate; drenaj intern -scurgerea apei prin sol in profunzime, acesta depinzand de permeabilitatea solului si drenaj global = totalul pierderilor prin scurgerea la suprafata solurilor si in profunzime.

1.5. Regimul hidric al solului

Regimul hidric al solului reprezinta ansamblul fenomenelor de patrundere, miscare, retinere si pierdere a apei din sol. Regimul hidric reprezinta bilantul de apa al solului, care se stabileste facand o insumare algebrica a tuturor cantitatilor de apa intrate si iesite din sol.

Apa poate sa provine in sol din precipitatii (P), aportul freatic (Af), scurgeri de pe terenurile vecine la suprafata (Ss) si in interiorul solului (Si), prin condensarea vaporilor de apa (C) si din irigatii (I). Pierderile de apa din sol se fac prin evaporatie (E), transpiratie (T), scurgeri in panza freatica (Áf), scurgeri spre alte terenuri la suprafata (S's) sau in interior (S'i).

Rode exprima bilantul general al apei din sol, pentru o anumita perioada cu ecuatia:

Rf-Ri = (P + Af + Ss + Si + C + I) - (T + E +A'f + S's + S'i),
( intrari ) ( iesiri )

in care :

Rf -este rezerva de apa din sol de la sfarsitul perioadei considerate

Ri- este rezerva de apa din sol de la inceputul perioadei considerate

Toti termenii bilantului se exprima in mm.

Cand intrarile de apa in sol sunt mai mari decat iesirile, bilantul este pozitiv, iar solul are un regim hidric excedentar, putand asigura apa necesara dezvoltarii plantelor iar cand intrarile sunt mai mici decat iesirile, regimului hidric al solului este deficitar si plantele duc lipsa de umiditate in sol.

In principal, regimul hidric al solurilor depinde de: clima, relief, proprietatile solului, adancimea apei freatice, vegetatie, activitatea omului.

Clima influenteaza regimul hidric al solului, in principal, prin precipitatii si temperaturi. Cu cat precipitatiile sunt mai ridicate si temperaturile mai scazute, clima este mai rece si solurile sunt mai umede. Interdependenta dintre conditiile climatice si regimul hidric al unui sol se pune in evidenta cu ajutorul indicelui de ariditate De Martonne si cu ajutorul diferentei dintre precipitatii (P) si evapotranspiratia potentiala (EPT). Astfel, cu cat indicele de aridiate este mai mare, solurle au un regim de umiditate mai ridicat, si invers. Cand P>EPT se realizeaza in sol un plus de umiditate si, deci, un curent descendent de umiditate spre panza freatica.

Relieful influenteaza redistribuirea apei din precipitatii la suprafata solului. Astfel, pe terenurile plane toata apa din precipitatii se infiltreaza in sol, in timp ce pe terenurile in panta o mare parte din aceasta se scurge la baza versantului. Terenurile depresionare si de la baza versantilor beneficieaza, pe langa precipitatii, si de apa scursa de pe terenurile vecine mai ridicate.

Principala proprietate a solului care influenteaza regimul hidric este permeabilitatea, in solurile cu permeabilitate buna apa patrunde si se inmagazineaza pe o grosime mare (solurile cu textura lutoasa), in timp ce in solurile cu permeabilitate scazuta (solurile argiloase) apa balteste la suprafata, creand conditii de anaerobioza.

Daca apa freatica se gaseste la adancimea critica sau subcritica, contribuie la regimul hidric al solului prin aportul freatic (Ai), mentinand solul in permanenta umed.

Vegetatia influenteaza regimul hidric prin consumul productiv (T). Cu cat acesta este mai ridicat, cu atat percolarea solului este mai redusa, in acelasi timp, vegetatia protejeaza patrunderea apei din precipitatii in sol si impiedica pierderea umiditatii prin evaporatie.

Omul are o influenta permanenta si variata asupra regimului hidric al solului, modificandu-1 pozitiv sau negativ. Astfel, prin defrisarea padurilor se ajunge la stepizare in zonele secetoase, sau la inmlastinarea solurilor in zonele umede. Plantarea de perdele de protectie sau de masive paduroase, duce la imbunatatirea microclimatului prin marirea umiditatii. Executarea lucrarilor hidroameliorative (desecare, drenaj, irigatii) amelioreaza regimul hidric al solurilor.

Tinand cont de factorii prezentati anterior si de intensitatea cu care ei actioneaza intr-o zona sau alta, la noi in tara se intalnesc urmatoarele tipuri principale de regim hidric :

Regim hidric nepercolativ. Este caracteristic zonelor cu climat secetos (stepa), unde Iar < 26, ETP>P, iar apa freatica se gaseste la adancime mare, in aceste conditii umiditatea din precipitatii nu percoleaza solul pana la umiditatea din panza freatica, intre ele ramanand in permanenta un strat uscat (orizontul mort al secetei). Solurile corespunzatoare acestui regim sunt slab levigate (kastanoziomuri, cernoziomuri) cu deficit de umiditate, care necesita prioritar irigarea.

Regimul hidric periodic percolativ. Este caracteristic zonelor ceva mai umede (silvostepa), cu Iar = 26-35 si P = ETP. In aceste conditii curentul descendent de umiditate (provenit din precipitatii) poate sa intalneasca, in anumite perioade mai umede, curentul ascendent de umiditate (provenit din panza freatica), adica, periodic, solul este percolat pe intreaga grosime, pana la panza freatica. In acest caz solurile prezinta o levigare mai intensa (faeoziomuri), au un deficit de umiditate mai putin pronuntat si necesita si acestea irigarea.

Regim hidric percolativ. Este caracteristic solurilor din climate umede (zona de padure), cu Iar > 35 si P>EPT. In aceste conditii se creeaza un curent descendent permanent de umiditate, care in frecare an percoleaza startul de sol pana la panza freatica. Solurile specifice acestui regim sunt puternic levigate, debazificate, acide, puternic diferntiate textural, cu permeabilitate redusa si adesea cu exces de umiditate in partea superioara (luvosoluri, planosoluri, alosoluri etc.). Necesita lucrari de afanare profunda si de eliminare a apei stagnante.

Regim hidric exsudativ. Se intalneste in zona de stepa si de silvostepa, acolo unde panza freatica se gaseste la mica adancime    (microdepresiuni) si de unde apa se poate ridica prin ascensiune capilara pana la suprafata solului, dupa care se pierde prin evaporare (solul exsudeaza). Prin evaporarea permanenta a apei se depun si se acumuleaza la suprafata solului saruri solubile, formandu-se solonceacurile. Pentru ameliorarea acestora, se recomanda lucrari speciale de coborare a nivelului freatic, irigari de spalare si amendare cu fosfogips.

Regim hidric freatic stagnant. Se intalneste pe terenurile cu panza freatica la mica adancime, dar in zonele umede (de padure), in aceste conditii apa freatica se ridica prin capilaritate pana la suprafata solului, unde, datorita evapotranspiratiei reduse, nu se pierde ci stagneaza, ducand la formarea solurilor gleice. Acestea se amelioreaza prin lucrari de desecare si drenaj.

Regim hidric stagnant. Se intalneste in zonele umede, pe terenurile plane sau microdepresionare si cu permeabilitate scazuta, in aceste conditii apa din precipitatii nu se poate infiltra in profunzime, ci stagneaza la suprafata sau in prima parte a profilului de sol. In aceste conditii se formeaza stagnosolurile, care se amelioreaza prin lucrari speciale de eliminare a excesului de apa de la suprafata (drenaj, araturi adanci, araturi in coame etc.).

Regim hidric de irigatie. Este caracteristic zonelor irigate. Cand irigarea se face corect aceasta nu modifica regimul hidric natural al solurilor, ci contribuie numai la completarea deficitului de umiditate pentru plante. Cand, insa, irigarea nu se face rational, se poate trece la un regim hidric nedorit (exsudativ, percolativ etc.). Astfel, daca pe solurile cu apa freatica la adancime nu prea mare se aplica norme de udare mari, se poate ridica nivelul panzei freatice la adancimea critica, punandu-se in pericol inmlastinirea si saraturarea secundara a solurilor.

In afara de aceste regimuri, in unele zone se mai pot intalni si alte tipuri de regim hidric ca: regim hidric exsudativ in profunzime; regim hidric freatic stagnant in profunzime si regim hidric amfistagnant.

2. AERUL DIN SOL

Aerul ocupa spatiile lacunare existente in sol alaturi de apa. Cea mai mare cantitate de aer se gaseste in spatiile lacunare - cu diametrul mare ( porii necapilari), constituind atmosfera solului. In cantitate mica aerul se gaseste dizolvat si in apa solului. Din punct vedere cantitativ, aerul si apa, ocupand spatiul poros al solului, sunt antagoniste, cresterea valorii unuia determinand scaderea celuilalt component.

2.1 Compozitia aerului din sol

Aerul din sol prezinta o compozitie apropriata de a aerului atmosferic in ceea ce priveste oxigenul si azotul si este mai bogat in dioxid de carbon, datorita proceselor chimice si biochimice ce se petrec cu intensitate mai mare in masa solului. Compozitia aerului difera de la un sol la altul in functie de natura solului, activitatea microorganismelor , iar la acelasi sol variaza in functie de covorul vegetal, anotimp si cantitatea de humus. Solurile bogate in humus si solurile cultivate sunt mai bogate in CO₂ decat cele sarace in humus si cele necultivate, din cauza transformari oxigenului in CO₂ de catre microorganisme si radacini. Cantitatea de CO₂ eliminata de radacini prin procesul de respiratie este foarte mare (un ha grau in perioada de vegetatie degaja in sol 6000 kg de CO₂)

Anotimpul influenteaza, de asemenea, cantitatea de CO₂ din sol. Ea este maxima vara cand activitatea biologica este intensa si scade toamna si iarna.

Variatia compozitiei aerului din sol este determinata si de intensitatea activitatii microorganismelor. Variatiile cele mai mari se intalnesc la dioxidul de carbon, care poate sa creasca de 5 - 200 de ori fata de cel din aerul atmosferic. Cantitatea de dioxid de carbon este mai mare in solurile compacte si ea creste odata cu adancimea, umiditatea si temperatura solului. La o concentratie mai mare de 1-2 % CO₂, mediul este, in general, putin favorabil dezvoltarii plantelor, iar concentratia de 5% CO₂ reprezinta limita superioara, si 10% oxigen limita inferioara la care se produce o scadere a cresterii plantelor.

Scaderea sub anumite limite a procentului de oxigen din aerul solului, care este insotita de cresterea cantitatii de CO₂, influenteaza negativ germinatia semintelor, cresterea radacinilor, patrunderea apei si substantelor nutritive in planta etc.

Solubilitatea gazelor si mai ales, a dioxidului de carbon determina acidularea solutiei de sol, care isi mareste puterea de dizolvare pentru saruri si accentueaza procesul de debazificare a complexului coloidal.

2.2. Capacitatea si permeabilitatea solului pentru aer

Capacitatea si permeabilitatea solului pentru aer sunt functii ale porozitatii necapilare. Solurile care au porozitatea necapilara mai mare de 10-15% din volum prezinta o capacitate si o permeabilitate optima pentru aer, chiar si atunci cand sunt umezite pana la capacitatea capilara. Pentru realizarea unor conditii optime de dezvoltare a plantelor de cultura, solul trebuie sa aiba o capacitate pentru aer de 10-20% din volumul lui. Continutul in aer al solului este influentat, mai ales, de textura, structura si gradul de afanare. Textura fina micsoreaza capacitatea solului pentru aer fata de cea grosiera, iar prezenta unei structuri de agregate stabile mareste continutul solului in aer fata de solurile nestructurate. Cele mai reduse cantitati de aer se gasesc in solurile bogate in argila si cu asezare indesata, precum si in cele cu exces de umiditate.

Pentru a caracteriza sub raportul cantitatii de aer, s-a ales gradul de umiditate corespunzator capacitatii de camp pentru apa. Volumul de aer aflat in solul umezit la capacitatea de camp reprezinta capacitatea de aeratie a solului, iar volumul porilor, porozitatea de aeratie. In medie, capacitatea de aeratie este 30-40% pentru solurile nisipoase, 10-25% pentru cele lutoase si 5-15% pentru cele argiloase.

Permeabilitatea solului pentru aer este proprietatea lui de a permite circulatia aerului si de a realiza schimbul de gaze dintre aerul din sol si cel atmosferic. Asa cum s-a aratat anterior, datorita activitatii microorganismelor, a humificarii, respiratiei radacinilor etc., aerul solului saraceste in oxigen si se imbogateste in CO₂. Normalizarea compozitiei aerului din sol se face prin inlocuirea continua a acestuia cu aer din atmosfera.

Factorii care contribuie la primenirea aerului in sol sunt : difuziunea gazelor; temperatura; umiditatea; presiunea atmosferica si curentii de aer (vanturile).

Difuziunea gazelor. Aceasta joaca rolul cel mai important in primenirea aerului in sol. Astfel, dioxidul de carbon fiind in concentratie mai mare in aerul din sol, prin difuziune va trece in atmosfera, iar oxigenul din aerul atmosferic va trece in sol. Schimbul de gaze prin difuziune tinde sa mentina in permanenta un echilibru intre compozitia si concentratia aerului din sol si din atmosfera.

Temperatura. La temperaturi ridicate aerul din sol isi mareste volumul si o parte din el trece in atmosfera, iar la temperaturi scazute fenomenul se petrece invers, producand primenirea aerului.

Umiditatea. In timpul ploiilor sau al irigarii apa patrunde in sol in spatiile lacunare si scoate de acolo aerul. Pe masura ce apa se pierde prin scurgere gravitationala sau prin evapotranspiratie, locul ei in spatiile lacunare este luat de aer.

Presiunea atmosferica. Scaderea presiunii atmosferice determina trecerea aerului din sol in atmosfera, iar cresterea presiunii atmosferice determina un proces invers.

Curentii de aer de la suprafata solului contribuie, de asemenea, la primenirea aerului in sol. Vanturile intensifica evaporarea apei din sol si modifica presiunea atmosferica la suprafata solului, usurand patrunderea sau iesirea aerului din sol.

Schimbul de gaze intre sol si atmosfera este foarte important pentru asigurarea de biomasa vegetativa. Astfel, prin imbogatirea aerului din sol in oxigen se creeaza conditii bune pentru cresterea radacinilor plantelor si pentru activitatea microorganismelor aerobe, iar dioxidul de carbon, trecut din sol in aerul atmosferic, intensifica procesul de asimilatie clorofiliana la plante.

Intensitatea primenirii aerului in sol depinde de proprietatile acestuia, indeosebi de porozitate, care, la randul ei, este determinata de textura, structura si gradul de tasare. Solurile cu textura usoara sau mijlocie, cu structura glomerulara si afanate au o aeratie foarte buna, in timp ce solurile argiloase, nestructurate si compacte au o aeratie defectuoasa.

Se considera ca, intr-un sol cu proprietati bune, pe adancimea de 20 cm, aerul poate fi primenit in decurs de 24 ore, iar dupa calculele lui Rommel se asigura conditii bune pentru cresterea si dezvoltarea plantelor, daca aerul se primeneste in timp de cea 8 zile, pe aceeasi adancime.

Omul, prin activitatea lui productiva, poate influenta intensitatea schimbului de aer dintre sol si atmosfera, contribuind la imbunatatirea regimului aerohidric al solului.

2.3. Regimul aerului din sol

Totalitatea proceselor de patrundere, miscare si iesire a aerului din sol alcatuiesc regimul aerului din sol. intrucat intre aerul si apa din sol exista relatii de stricta interdependenta, se foloseste notiunea de regim aero-hidric al solului, care reprezinta totalitatea proceselor de patrundere, miscare si iesire a aerului si apei din sol.

Un bun regim al aerului inseamna si un bun regim al apei in sol. Cand regimul aerului este excedentar, regimul apei este deficitar, si invers.

Regimul aero-hidric are o deosebita importanta in formarea si fertilitatea solului. Astfel, in conditii bune de regim aero-hidric microflora solului este bogata si activa, are Ioc procesul de humificare al resturilor organice, prin mineralizarea unei parti din humus se pun in libertate suficiente cantitati de substante nutritive, are loc fixarea de azot din atmosfera de catre microorganisme, germinatia semintelor este buna, sistemul radicular se dezvolta in bune conditii, procesele de retinere si schimb cationic sunt echilibrate etc.

Un regim de aer excedentar (aeratie excesiva) atrage dupa sine lipsa umiditati si, ca atare, o activitate microbiologica redusa, o mineralizare rapida a resturilor organice cu acumulare redusa de humus, o aprovizionare deficitara cu elemente nutritive, o stanjenire in cresterea sistemului radicular si ca atare o dezvoltare redusa a plantelor etc.

Un regim de aer deficitar (umiditate excesiva) creeaza conditii de anaerobioza, care determina acumularea in sol a compusilor redusi ( care sunt toxici), resturile organice se acumuleaza in cea mai mare parte in stare nedescompusa (humus brut); activitatea microbiologica si mineralizarea fiind reduse, se elibereaza cantitati mici de elemente nutritive, au loc procese intense de gleizare si stagnogleizate, toate acestea determind conditii improprii dezvoltarii plantelor.

Un regim aero-hidric favorabil pentru dezvoltarea plantelor se realizeaza in solurile cu textura mijlocie, bine structurate, cu agregate stabile, care prezinta un raport optim intre porozitatea capilara (ce contine apa) si porozitatea necapilara (ce contine aer).

Distrugerea structurii solului si ca atare, inrautatirea porozitatii prin defrisari de paduri, irigatii excesive prin aspersiune, lucrari agrotehnice in conditii necorespunzatoare etc., determina inrautatirea regimului aero-hidric al solului. Crearea si mentinerea unui regim de aer si apa favorabile se poate realiza prin imbunatatirea structurii solului, prin executarea de lucrari agrotehnice de buna calitate si prin masuri hidroameliorative speciale (desecari, drenaje, irigatii).

Plantele se dezvolta in conditii foarte bune cand cca 50% din volumul solului este ocupat de spatiul lacunar (porozitatea totala), iar din acesta 15-20% este ocupat de porii necapilari.

2.4. Importanta aerului din sol

Pe langa apa si saruri nutritive, aerul din sol prezinta o mare importanta pentru cresterea si dezvoltarea plantelor. Aerul favorizeaza dezvoltarea perilor absorbati ai radacinilor, imbunatatind aprovizionarea cu apa si saruri minerale necesare pentru cresterea plantelor. Prezenta aerului influenteaza regimul termic ai solului; partea de la suprafata, afanata prin lucrarile agricole se raceste si se incalzeste mai usor, constituind un strat izolator pentru orizonturile din adancime. Reglarea regimului termic contribuie, in mare masura, la asigurarea apei necesara plantelor. Prezenta aerului in sol duce la intreruperea capilaritatii si mentinerea vaporilor de apa.

Dintre gazele care compun aerul, oxigenul, azotul si dioxidul de carbon au cea mai mare importanta atat pentru plantele superioare cat si pentru microorganismele din sol.

Oxigenul din aerul solului este necesar pentru incoltirea semintelor, in lipsa oxigenului din aer, semintele nu incoltesc.

Radacinile au nevoie de oxigen pentru respiratie. Unele cercetari au aratat ca pentru fiecare gram de substanta uscata formata se consuma un miligram de oxigen.

Oxigenul din aerul solului este necesar si pentru activitatea microorganismelor aerobe si mai ales, a bacteriilor nitrificatoare si a celor simbiotice. In lipsa oxigenului se dezvolta bacteriile anaerobe, care determina procesele de reducere, ce duc la formarea combinatiilor chimice incomplet oxidate, care au actiune toxica pentru plante.

Lipsa oxigenului sau prezenta lui in cantitate mica duc la aparitia proceselor chimice care au ca rezultat aparitia compusilor incomplet oxidati, daunatori plantelor. Acest lucru se petrece mai ales la solurile argiloase din regiunile umede, sau cele cu apa freatica foarte aproape de suprafata.

Azotul. Alaturi de oxigen, azotul din aer prezinta o importanta mare pentru dezvoltarea plantelor. Desi plantele nu folosesc azotul molecular, el constituie sursa de acumulare a azotului nitric si amoniacal din sol, in urma activitatii bacteriilor nitrificatoare si simbiotice.

Dioxidul de carbon din sol este foarte important, fiind sursa de aprovizionare a aerului atmosferic, de unde se consuma in procesul de asimilatie clorofiliana. Prezenta acestui gaz in aerul atmosferic duce la cresterea asimilatiei clorofiliene si la grabirea infloririi si maturarii plantelor. Astfel, prin cresterea dioxidului de carbon din aerul din sere, s-au obtinut la castraveti si tomate sporuri de recolta de 20-100% (Vasile D. 2003).

3. TEMPERATURA SOLULUI

Temperatura are un rol important in procesul de solificare si asigurarea conditiilor normale de viata pentru plante si microorganismele din sol. Ea influenteaza, in mare masura, procesele biochimice, intensitatea proceselor de alterare a materiei minerale si organice, germinatia semintelor, cresterea si dezvoltarea plantelor. Solul, pe de o parte, primeste caldura din diferite surse, iar pe de alta parte, o pierde pe diferite cai.

3.1. Sursele de incalzire si caile de pierdere a energiei calorice

Sursa principala de caldura o constituie energia solara, care se apreciaza prin constanta solara. Aceasta reprezinta cantitatea medie de energie solara ce cade in decurs de un minut pe fiecare cm² de suprafata a Pamantului si este egala cu 1,946 calorii. Cantitatea reala de energie solara primita de planeta noastra este mica, o mare parte din ea fiind pierduta. Astfel, se apreciaza ca circa 40% din energia calorica solara ramane in spatiul cosmic, circa 17% este adsorbita de atmosfera, circa 10% se reflecta de la suprafata solului in atmosfera si numai 33% contribuie la incalzirea solului.

Alaturi de soare, ca surse secundare de incalzire a solului pot fi considerate: procesele biochimice din sol, condensarea vaporilor de apa, patrunderea apei din precipitatii sau cea de irigare, descompunerea materiei organice, caldura telurica degajata din interiorul Pamantului si cea radioactiva rezultata in urma dezintegrarii pe cale naturala a substantelor radioactive din masa solului.

Prin descompunerea biochimica a resturilor organice din sol se degaja caldura. Astfel, prin descompunerea unui kilogram de gunoi de grajd solul primeste 2000-4000 calorii mari; de aceea, pentru incalzirea solurilor argiloase si compacte din zonele umede se recomanda folosirea pe scara larga a ingrasamintelor organice.

Apa din precipitatii sau cea folosita pentru irigatii poate contribui la incalzirea solului atunci cand temperatura ei este mai ridicata decat a solului. De exemplu, ploile calde de primavara duc la incalzirea solului, care care sunt mai reci in aceasta perioada.

Condensarea vaporilor de apa duce, de asemenea, la degajarea de caldura, care contribuie la incalzirea solurilor. Caldura degajata din interiorul Pamantului (caldura telurica) contribuie, in mai mica masura, la incalzirea solurilor. Astfel, cu fiecare 30 m adancime temperatura Pamantului creste cu aproximativ 1°C.

Pierderea energiei calorice din sol se face prin difuzarea radiatiilor calorice in atmosfera, prin evapotranspiratie, prin topirea ghetii si prin propagarea energiei calorice de la suprafata spre adancimea solului.

3.2. Proprietatile termice ale solului

Incalzirea solului depinde de proprietatile termice pe care le prezinta, dintre care mai importante sunt: capacitatea de absorbtie a caldurii; caldura specifica si conductivitatea termica.

Capacitatea de absorbtie a caldurii. Reprezinta proprietatea solului de a inmagazina si pastra caldura in masa sa.

O parte din radiatia solara ajunsa la suprafata solului este reflectata, iar o parte este absorbita. Procentul de radiatie solara reflectata poarta denumirea de albedou, iar capacitatea de radiatie solara absorbita contribuie la incalzirea solului si constituie capacitatea de absorbtie a caldurii.

Factorii care influenteaza incalzirea solului sunt:

culoarea solului: solurile de culoare inchisa au capacitatea de absorbtie de 85-90% (deci un albedou de 10-15%), iar solurile de culoare deschisa absorb 65-75% din radiatia solara (albedoul este de 25-30%); din aceasta cauza se incalzesc mai putin decat primele;

natura solului. Solurile nisipoase se incalzesc si se racesc mai usor decat cele argiloase, iar solurile bogate in humus au o capacitate mai mare de inmagazinare a caldurii;

gradul de afanare a solului. Solurile afanate se incalzesc mai repede si inmagazineaza mai multa caldura decat cele indesate;

gradul de acoperire cu vegetatie: solurile acoperite cu vegetatie se incalzesc si se racesc mai incet in comparatie cu cele descoperite, unde amplitudinile de temperatura sunt mai mari;

gradul de acoperire cu zapada contribuie la mentinerea caldurii in sol si la protejarea impotriva inghetului;

expozitia solului : solurile de pe versantii sudici primesc o cantitate mai mare de caldura; urmeaza expozitia estica, vestica si nordica;

panta terenului: cu cat razele solare formeaza cu linia terenului un unghi mai apropiat de 90°C, cantitatea de caldura primita de sol este mai mare;

temperatura aerului si precipitatiile: solurile situate in zone calde si secetoase primesc mai multa caldura decat cele situate in zonele mai reci si mai umede.

Incalzirea solurilor mai depinde de latitudine, altitudine, nebulozitate, curenti de aer, zi - noapte, anotimpuri, etc.

Caldura specifica a solului. Reprezinta cantitatea de caldura necesara pentru a ridica temperatura cu 1°C a unui cm³ de sol in asezare naturala (caldura specifica volumetrica, cal/cm³), sau a unui gram de sol (caldura specifica gravimetrica, cal/g).

Caldura specifica a solului depinde de caldura specifica a componentelor sale (tabelul 2), Cu cat solul va fi alcatuit din compusi cu caldura specifica redusa, cu atat se va incalzi mai repede si mai mult. Apa are cea mai mare caldura specifica (1,00) iar aerul cea mai mica (0,00036 cal/cm³); din aceasta cauza solurile argiloase, care contin multa apa si putin aer, se incalzesc mai greu, in timp ce solurile nisipoase, care contin putina apa si mult aer, se incalzesc mult mai usor. Solurile care contin un exces de apa se incalzesc intotdeauna mai greu si mai putin, din aceasta cauza sunt considerate "soluri reci".

Tabelul 2.

Caldura specifica a unor componente ale solului

Conductivitatea termica a solului. Reprezinta insusirea solului de a transmite caldura si se apreciaza prin coeficientul de conductivitatea (K), care este dat de cantitatea de caldura ce strabate in timp de o secunda l cm³ de sol, cand intre fetele acestuia exista o diferenta de temperatura de 1°C.

Conductivitatea termica a solului depinde de conductivitatea fiecarui component al acestuia (tabelul 3.) si se exprima in cal/cmVs.

Aerul are conductivitatea termica cea mai scazuta (0,000056 cal/cm³/s), in timp ce apa are o conductivitate termica mult mai mare (0,0013 cal/cm³/s). Din aceasta cauza solurile nisipoase, care contin mult aer, se incalzesc foarte usor, insa, numai la suprafata, in timp ce la cativa centimetri adancime sunt racoroase, avand o conductivitate termica redusa. Solurile argiloase ( care contin mai multa apa) se incalzesc mai greu, insa pe o adancime mai mare datorita faptului ca apa, pe langa caldura specifica, are si o conductivitate termica mult mai buna decat aerul. In acelasi timp solurile argiloase, in comparatie cu solurile nisipoase, se racesc mai incet noaptea, deoarece, datorita conductivitatii termice bune, transmit caldura in mod treptat din straturile inferioare spre cele superioare.

Tabelul 3.

Conductivitatea termica a unor componenti ai solului

3.3. Regimul termic al solului

Prin regim termic al solului se intelege totalitatea fenomenelor de patrundere, inmagazinare si pierdere a caldurii din sol sub actiunea diferitilor factori,

Se exprima cantitativ prin bilantul termic al solului, cu relatia:

Q = (S' + D) - R - Eef ± P ± LE ± V,

unde:

Q este cantitatea de caldura primita sau pierduta de catre sol in unitatea de timp;

S¹ + D - fluxul de radiatie solara directa si difuza ajunsa la suprafata solului;

R - radiatia reflectata de sol;

Eef- radiatia efectiva a solului;

P - caldura migrata in profunzimea solului ziua sau spre suprafata solului noaptea;

LE - consumul de caldura pentru evaporarea apei din sol (L) si caldura de condensare a vaporilor de apa din sol (E);

V - schimbul de caldura dintre sol si atmosfera;

Semnul ' ± ' indica posibilitatea patrunderii caldurii din sol in conditii de zi si noapte.

Bilantul termic poate fi pozitiv, situatie in care Q creste si solul se incalzeste, sau negativ, cand Q scade iar solul se raceste.

In functie de dinamica in timp, la soluri se poate intalni un regim termic diurn, lunar, sezonier, anual, multianual, iar dupa caracteristicile lui poate    fi: echilibrat, bland, exagerat de rece, exagerat de cald etc .

Datorita compozitiei eterogene a solurilor, relatiile lor cu caldura sunt foarte variate. Astfel, solurile afanate, nisipoase, care au o caldura specifica mai mica si o conductivitate termica redusa se incalzesc ziua puternic la suprafata, deoarece nu transmit decat putina caldura in profunzime. In cursul noptii ele se racesc, insa mult mai repede, deoarece pierd usor caldura de la suprafata, iar in straturile inferioare au o rezerva mai mica de caldura. Solurile umede si tasate, avand o caldura specifica si o conductivitate termica mai mare, se incalzesc mai putin ziua la suprafata, deoarece o parte din caldura o transmit straturilor inferioare. In timpul noptii insa, ele se racesc mai incet, deoarece dispun de o rezerva mai mare de caldura in adancime.

Intre dinamica incalzirii solului si a aerului exista un decalaj. Astfel, solul se incalzeste si se raceste mai greu decat aerul; de aceea, el este mai rece seara si mai cald dimineata, in timpul unei zile solul inregistreaza temperatura maxima la ora 15, dupa care incepe sa se raceasca, realizand cea mai mica temperatura la rasaritul soarelui. In timpul unui an solul incepe sa se incalzeasca in martie, atingand maximul in iulie. Pe adancimea solului variatiile zilnice de temperatura se transmit pana la l m, iar variatiile anuale pana la l0 m.

Regimul termic al unui sol se poate ameliora prin lucrari agrotehnice, de desecare, de irigare etc., care creeaza in stratul arabil un regim aero-hidric normal, intre regimul aero-hidric si termic al solului exista relatii stranse de interdependenta.

In ultimul timp se foloseste mult notiunea de 'microclimatul solului', care exprima conditii specifice de clima de pe o suprafata restransa de teren si care au o mare influenta asupra dezvoltarii plantelor.

3.4. Importanta temperaturii solului

Regimul termic al solului are o desoebita importanta pentru dezvoltaea plantelor si pentru practica agricola. Astfel, germinatia semintelor, cresterea radacinilor, dezvoltarea generala a plantelor sunt strans legate de anumite temperaturi in sol. Temperaturile minime la care semintele pot germina si plantele de cultura se pot dezvolta sunt cuprinse intre l - 15 ⁰C; temeparturile optime sunt cuprinse intre 20-30°C, iar temperaturile maxime ajung pana la 40-50°C.

Stabilirea epocilor de semanat se face tinand cont de regimul termic al solului. Pe solurile care se incalzesc mai repede (nisipuri), semanatul poate sa inceapa primavara cu mult mai devreme decat pe solurile reci (argiloase).

In functie de regimul termic al solului se recomanda speciile, soiurile si hibrizii care se pot cultiva intr-o anumita zona (zonarea culturilor).

Activitatea microbiologica din sol este strans corelata cu regimul termic. In solurile reci activitatea microbiologica este scazuta si din aceasta cauza humificarea este redusa, resturile organice acumulandu-se la suprafata solului in stare bruta.

Intensitatea proceselor de solubilizare a sarurilor din sol si gradul de absorbtie a apei si elementelor nutritive de catre radacinile plantelor sunt corelate cu temperatura solului, desfasurandu-se in conditii optime la temperaturi medii ale acestuia.

O deosebita importanta practica o prezinta fenomenul de inghet si dezghet al solului. Apa din sol nu ingheata la 0°C ci la temperaturi mult mai scazute (apa din porii fini ingheata la - 18°C). Inghetul solului poate determina degenerarea si pierderea culturilor, iar inghetul determina 'descaltarea' plantelor. Evitarea acestor fenomene nedorite se poate realiza prin prezenta unui strat de zapada, care are rol izolator la suprafata solului; el diminueaza efectul temperaturilor scazute din timpul iernii, iar primavara dezghetul solurilor acoperite cu zapada incepe mai devreme si se produce treptat.

Regimul termic al solului poate fi influentat prin: lucrari de afanare, care permit patrunderea aerului cald in sol, incorporarea resturilor organice, care prin descompunere degaja caldura; acoperirea solului cu diferite materiale (mulcire); retinerea zapezii la suprafata solului; eliminarea excesului de umiditate prin desecare sau drenaj; irigarea solurilor cu apa mai calda pentru solurile reci (apa se tine in bazine in bataia soarelui) sau irigarea cu ape mai reci pentru combaterea arsitei etc.