Influenţa apei de irigat mineralizate asupra plantelor agricole

Creşterea şi dezvoltarea plantelor sunt influenţate de nivelul de salinizare al solului, iar acesta, la rândul lui, depinde de conţinutul iniţial de săruri şi de gradul de mineralizare al apei de irigat. Sărurile din soluţia solului influenţează, după cum prezintă I. Pleşa şi Gh. Florescu, creşterea plantelor, de obicei în mod indirect, prin reducerea accesibilităţii apei pentru plante, prin înrăutăţirea regimului de nutriţie şi prin deranjarea metabolismului, şi în mod direct, prin acţiunea toxică asupra plantelor a sărurilor din apa de irigat distribuită prin aspersiune şi prin sărurile absorbite de rădăcini.

Efectul sărurilor din soluţia solului poate fi evaluat cu destulă precizie, deoarece s-a constatat o strânsă corelaţie între concentraţia de săruri a soluţiei solului şi creşterea plantelor. Plantele cultivate încep să sufere când concentraţia soluţiei solului atinge 0,4%. La o concentraţie de 0,7-0,8% este stânjenită germinarea seminţelor şi dezvoltarea plantelor, iar la concentraţii mai mari de 1-1,5% se compromite recolta. Reducerea accesibilităţii apei pentru plante are loc din cauza creşterii concentraţiei soluţiei solului, ca urmare a acumulării sărurilor din apa de irigat în sol. Creşterea concentraţiei soluţiei solului are ca efect imediat creşterea presiunii osmotice şi, implicit, creşterea sucţiunii totale şi deci o reducere importantă a gradului de accesibilitate al apei pentru plante.

Astfel, Kovda, citat de Botzan, consideră că forţa de sucţiune într-un sol nesalinizat cu 18,3% umiditate a fost de două atmosfere, pentru ca pe acelaşi tip de sol, cu un conţinut de săruri de 0,55%, la o umiditate de 18,6% să crească la 18 atmosfere, iar la 1,13% săruri şi o umiditate de 19,8% să ajungă la 30 de atmosfere. Datele experimentale sunt deosebit de sugestive, deoarece scot în mod clar în evidenţă reducerea importantă a gradului de accesibilitate al apei prin acumularea sărurilor în sol. Se observă că la aproximativ acelaşi conţinut de umiditate, pe solurile nesalinizate, apa este uşor accesibilă plantelor, în timp ce pe solul cu 0,55% săruri apa se află la limita inferioară a accesibilităţii, aproximativ la coeficientul de ofilire, iar pe solul cu 1,13% săruri apa din sol devine total inaccesibilă plantelor.

Reducerea accesibilităţii apei prin creşterea presiunii osmotice a fost pusă în evidenţă şi într-un alt tip de experienţă. Astfel, s-a constatat o reducere similară a creşterii plantelor în soluţii cu aceeaşi presiune osmotică realizată cu săruri variate. Reducerea creşterii s-a pus pe seama presiunii osmotice, nu a modificării metabolismului plantelor, deoarece diferitele tipuri de ioni din soluţia solului influenţează în mod specific, într-un grad mai mare sau mai mic, metabolismul plantelor. Pe de altă parte, s-a constatat o reducere importantă a transpiraţiei şi a cantităţii de apă absorbită de plante în condiţii de salinitate, fenomene care sunt însoţite de simptome de ofilire a plantelor.

Reducerea creşterii plantelor este direct proporţională cu cantitatea de săruri transportată din zona radiculară în plantă, fapt care are ca efect reducerea turgescenţei celulelor şi încetinirea creşterii plantelor. Dacă ritmul de aprovizionare a frunzelor plantei cu apă încărcată cu săruri depăşeşte ritmul de preluare a ionilor de către celule, creşte concentraţia de săruri în membranele celulare, fenomen prin care se reduce potenţialul osmotic pentru apă al membranelor celulare, fapt care produce o reducere a turgescenţei celulelor, iar în cazuri extreme, chiar moartea celulelor mezofile. Prin urmare, efectul nu se datorează potenţialului din interiorul celulelor.

Sărurile din soluţia solului pot afecta creşterea plantelor prin afectarea metabolismului normal. Astfel, prin reducerea potenţialului osmotic intern şi a potenţialului pentru apă şi creşterea concentraţiei de electroliţi în celulele plantelor, se poate afecta hidratarea proteinelor. Toate aceste schimbări influenţează în mod nefavorabil metabolismul. S-au observat, de asemenea, modificări în respiraţia, fotosinteza şi activitatea enzimatică. Nutriţia plantelor este afectată de prezenţa în exces a anumitor ioni.

Astfel, cationul de sodiu poate promova o diferenţă în aprovizionare cu calciu, la fel ca şi anionul de SO4, în timp ce excesul de calciu împiedică aprovizionarea cu suficient potasiu. Într-un stadiu avansat de salinizare, frunzele prezintă arsuri, a căror suprafaţă creşte o dată cu nivelul de acumulare a sărurilor de clorură de sodiu din frunze. În primul stadiu şi la un nivel mai redus de salinizare sunt afectate vârful şi marginea frunzelor. Udarea prin aspersiune cu o apă cu un conţinut de sodiu sau clor de trei miliechivalenţi la litru poate cauza arderea frunzelor pomilor fructiferi.

Toleranţa plantelor la salinitate, definită ca posibilitatea plantelor de a creşte şi asigura o producţie normală din punct de vedere calitativ şi cantitativ în prezenţa sărurilor nocive din soluţia de sol, variază de la specie la specie şi chiar de la soi la soi, în cazul pomilor fructiferi.

În funcţie de toleranţa la salinitate, plantele se împart în trei grupe: sensibile, semitolerante şi tolerante. În rândul plantelor sensibile intră: fasolea, mazărea, cartofii, varza, ţelina, ridichile, pomii fructiferi şi viţa-de-vie; semitolerante sunt: porumbul, floarea-soarelui, grâul, sorgul, lucerna, inul, tomatele, ardeii şi ceapa; în grupa plantelor tolerante intră sfecla de zahăr, meiul, orzul, iarba de Sudan, tutunul, rapiţa, bumbacul şi spanacul. În urma cercetărilor efectuate, Revee şi Fireman au constatat o descreştere relativ rapidă a producţiei la un conţinut mediu de săruri şi o descreştere mai puţin pronunţată la un grad ridicat de salinitate. Plantele cultivate pe solurile salinizate arată un declin progresiv în creştere şi producţie o dată cu creşterea nivelului de salinizare. Aceste plante au frunzele, tulpina şi fructele mai mici, iar culoarea frunzelor este caracteristică - albastru spre verde.

Reducerea dimensiunilor plantei nu afectează în egală măsură producţia de seminţe. Astfel, nu se observă o reducere simţitoare a producţiei de seminţe la ovăz, grâu şi ierburile perene tolerante la salinitate, chiar dacă dimensiunile s-au redus cu până la 50%, în timp ce producţia la porumb, fasole şi lucernă se diminuează foarte mult. Orezul, pe de altă parte, poate creşte normal în anumite condiţii de salinitate, fără să producă seminţe. Majoritatea speciilor de legume şi de pomi fructiferi îşi reduc atât dimensiunile, cât şi numărul de fructe. Valoarea nutritivă a plantelor furajere se reduce. Pe de altă parte, un grad moderat de salinitate contribuie la sporirea conţinutului de zahăr din pepeni, morcovi şi sfecla de zahăr.

Sensibilitatea plantelor la salinitate depinde şi de stadiul de dezvoltare. Astfel, sfecla de zahăr este sensibilă în timpul perioadei de germinaţie; orezul, grâul şi orzul, după germinare sau în stadii mai târzii; orzul, în special, în timpul înfloritului. Plantele semănate la locul definitiv sunt mai tolerante decât plantele transplantate. Spre deosebire de culturile agricole care-şi măresc rezistenţa o dată cu dezvoltarea lor, pomii fructiferi îşi reduc rezistenţa faţă de salinitate pe măsură ce îmbătrânesc. Rezistenţa plantelor la salinitate este influenţată şi de condiţiile pedoclimatice.

Condiţiile climatice care măresc consumul de apă, respectiv temperaturile ridicate, umiditatea relativă a aerului scăzută şi vânturile calde, prin reducerea umidităţii din sol, vor accentua efectul produs de creşterea presiunii osmotice. În aceste condiţii, consumul de apă din transpiraţie creşte, crescând simultan şi concentraţia în ioni din zona radiculară şi cantitatea de ioni absorbiţi de plante. Prin urmare, efectele produse de sărurile din sol vor fi mai pronunţate în zonele aride în comparaţie cu cele mai umede. Din aceste considerente, pe solurile salinizate, udările trebuie să se aplice la un plafon minim mai ridicat, deci la un interval mai mic între udări, pentru a menţine permanent o umiditate ridicată şi, deci, o concentraţie redusă a soluţiei solului.

Influenţa apei de irigat mineralizate asupra solului

Prin folosirea la irigarea culturilor a unei ape mineralizate are loc o concentrare a soluţiei solului, o modificare a compoziţiei cationilor schimbabili din sol şi o precipitare a unor săruri din soluţia solului. Toate aceste fenomene se influenţează şi se amplifică reciproc şi conduc, în ultimă instanţă, la înrăutăţirea proprietăţilor fizice, hidrofizice şi chimice ale solurilor, la scăderea fertilităţii şi chiar la scoaterea din cultură a unor terenuri.

Concentrarea soluţiei solului se produce prin aportul de săruri, care este adus pe suprafeţele irigate o dată cu apa de irigat, cantitate care depinde atât de conţinutul în săruri al apei, cât şi de norma de irigaţie folosită. Concentrarea soluţiei solului se datorează faptului că sărurile aduse o dată cu apa de irigat nu se pierd prin evaporarea acesteia, iar plantele extrag o parte infimă din aceste săruri.

Acest fenomen a fost pus în evidenţă de Botzan, care a aplicat timp de doi ani consecutivi, pe o lucernieră amplasată pe un cernoziom castaniu, o cantitate totală de apă de 30.000 mc/ha, în norme de 500 mc/ha, aplicate săptămânal, în tot timpul perioadei de vegetaţie. În condiţii normale, volumul respectiv de apă se distribuie în timp de circa 10 ani. S-a folosit apa provenită dintr-o pânză ascendentă de adâncime, cu un conţinut de Na2O cuprins între 0,25 şi 0,44 grame/litru. La sfârşitul experienţei s-a constatat o sporire a concentraţiei solului de şapte ori, de la 4,4 la 29,8 mg Na2O la 100 grame de sol.

Acumularea sărurilor în sol nu depinde numai de cantitatea de apă folosită la irigat şi de gradul de mineralizare al acesteia, ci şi de permeabilitatea şi drenajul solului, în condiţiile climatice din zonă. Astfel, pe solurile nisipoase, concentraţia soluţiei solului se apropie de concentraţia apei de irigat, în timp ce pe cele argiloase poate să crească de 10-100 de ori. În zonele mai bogate în precipitaţii, în special pe solurile cu regim percolativ şi cu drenajul asigurat, o parte din săruri sunt îndepărtate din profilul de sol, de aceea concentraţia soluţiei solului este mult diminuată. La o concentraţie a soluţiei solului de 10-12 grame/litru, plantele agricole pier.

Modificarea componentei cationilor schimbabili în sol are loc în urma reacţiei de schimb cationic între cationii din soluţia solului şi cei din complexul de adsorbaţi ai solului. În acest proces, dacă apa de irigat conţine săruri de natriu, Ca din complexul de adsorbaţi ai solului este înlocuit de Na. Intensitatea procesului depinde, pe de o parte, de conţinutul de Na din apa de irigat, iar pe de altă parte, de ritmul îndepărtării din sol a produşilor chimici rezultaţi. Periodic, pe solurile irigate se impune analiza complexului de adsorbaţi ai solului, iar atunci când raportul Ca:Na scade treptat, se va trece la administrarea de ghips în sol sau în apa de irigat. În aceste condiţii, se poate menţine un raport favorabil între ionii de Ca şi Na, chiar în condiţiile folosirii unei ape mineralizate. Problema sodiului poate fi agravată dacă apa de irigat este bogată în carbonaţi şi bicarbonaţi, mai ales de sodiu, deoarece prin evaporarea apei din sol, calciu şi magneziu au tendinţa să precipite şi astfel creşte conţinutul de sodiu din soluţia solului.

Înrăutăţirea proprietăţilor fizice şi hidrofizice se produce prin înlocuirea Ca din complexul de adsorbaţi cu Na. Solurile cu un conţinut de circa 15% Na adsorbit în complex se umflă şi dispersează când sunt umede. În acest fel, se reduce stabilitatea structurală, se distruge structura şi, ca o consecinţă, are loc o reducere a permeabilităţii pentru apă şi aer, se diminuează capacitatea de drenaj a solului, fenomene care accelerează procesul de salinizare secundară a solului. Kovalenco şi Mihailov (1967) arată că prin irigarea cu ape mineralizate se reduc porozitatea şi permeabilitatea chiar şi a solurilor cu o textură nisipo-lutoasă.

Victor VĂTĂMANU