Relatiile dintre sol-apa-planta si conditiile meteorologice

În perioada de vegetaţie a plantelor se creează relaţiile complexe între sol, apă, plantă şi evoluţia condiţiilor meteorologice. Aceste relaţii, după cum prezintă O. Berbecel şi colaboratorii (1970), exprimă în esenţă posibilităţile plantei de a se aproviziona cu apă, în concordanţă cu cerinţele fiziologice din cursul perioadei de vegetaţie.

---

Accesibilitatea apei pentru plantă
Apa din sol, cuprinsă în intervalul dintre coeficientul de ofilire (Co) şi capacitatea pentru apă a solului în câmp (C), reprezintă apa accesibilă plantelor. Această cantitate maximă de apă accesibilă plantelor se defineşte prin capacitatea de apă accesibilă (Caa) sau capacitatea de apă utilă (Cau) a solului, iar intervalul de umiditate dintre aceste două constante se numeşte interval al umidităţii active (IUA). Valoarea acestor constante diferă de la un tip de sol la altul, în funcţie de textură, structură, porozitate, adâncimea apelor freatice, stratificaţia straturilor de sol etc. Accesibilitatea apei pentru plante reprezintă o premisă importantă în ridicarea productivităţii plantelor, fapt care a condus la efectuarea unor ample cercetări în acest domeniu. În general, pe baza cercetărilor efectuate, se admite că 50% din capacitatea de apă accesibilă a solului constituie limita minimă

În perioada de vegetaţie a plantelor se creează relaţiile complexe între sol, apă, plantă şi evoluţia condiţiilor meteorologice. Aceste relaţii, după cum prezintă O. Berbecel şi colaboratorii (1970), exprimă în esenţă posibilităţile plantei de a se aproviziona cu apă, în concordanţă cu cerinţele fiziologice din cursul perioadei de vegetaţie. (plafonul minim) a rezervelor de umiditate accesibilă favorabile pentru o vegetaţie normală. Sub 50% Caa, cu cât rezervele de umiditate accesibilă scad către coeficientul de ofilire, cu atât plantele depun un efort mai mare pentru absorbţia apei. Dar energia consumată de plantă pentru absorbţia apei din sol este determinată şi de influenţa complexă a factorilor meteorologici, între care temperatura şi umiditatea aerului manifestă o influenţă deosebit de puternică. Astfel, chiar în condiţiile unei rezerve mai mici de apă accesibilă, dacă temperatura este mai scăzută şi umiditatea aerului mai mare, planta îşi micşorează transpiraţia şi, în consecinţă, necesită o absorbţie mai redusă a apei din sol. Şi dimpotrivă, dacă temperatura este deosebit de ridicată, iar umiditatea aerului foarte scăzută, planta manifestă o ofilire temporară, chiar în condiţiile unor rezerve de umiditate apropiate de capacitate. Sintetic, se poate spune că cerinţele faţă de apă ale plantei, la un moment dat, variază în funcţie de amplitudinea dintre evapotranspiraţia potenţială, determinată de complexul condiţiilor meteorologice din acel moment, şi evapotranspiraţia reală, asigurată de rezervele de umiditate ale solului.

Cerinţele plantelor faţă de apă în cursul perioadei de vegetaţie
Pentru a evalua asigurarea cu apă a plantelor în cursul perioadei de vegetaţie, se porneşte de la diferite limite ale umidităţii accesibile, favorabile pentru vegetaţia normală. Astfel, pentru desfăşurarea normală a proceselor de germinaţie şi de răsărire, umiditatea accesibilă (în stratul de sol 0-10 cm) nu trebuie să scadă sub 5 mm, iar umiditatea maximă să nu depăşească mai multe zile capacitatea de apă accesibilă (12-20 mm). În perioada de formare a frunzelor sau în faza de înfrăţire, adâncimea stratului de sol, în care este necesară o umiditate optimă, creşte treptat cu adâncimea de pătrundere a rădăcinilor, şi anume: de la 20 cm în faza de 2-3 frunze până la 50-70 cm în faza de înfrăţire (cereale păioase) şi formare a frunzelor (prăşitoare). În această perioadă limitele umidităţii optime sunt cuprinse între 45 şi 90% Caa în stratul respectiv.

În fazele de consum maxim al apei din sol (formarea paiului, frunza 10-12, înflorire, maturitate în lapte), când planta trebuie să asigure cea mai mare parte din energie pentru desfăşurarea normală a proceselor de creştere şi dezvoltare, se înţelege că energia folosită în absorbţia apei din sol trebuie să fie minimă. Acest fapt este reliefat în desfăşurarea proceselor fiziologice de creştere a plantelor, prin care se asigură mai întâi o creştere completă a sistemului radicular şi apoi are loc creşterea activă a organelor de asimilare şi reproducere. În consecinţă, în aceste faze limitele umidităţii optime sunt mai apropiate de capacitatea pentru apa accesibilă a solului şi mai puternic diferenţiate de la o cultură la alta.

În general, plafonul minim variază între 55 şi 90% Caa, în funcţie de consumul de apă specific plantei în faza respectivă, iar stratul de sol, în care se găseşte masa principală a rădăcinilor, este de 70-100 cm. După faza de maturitate în lapte, cerinţele faţă de apă la majoritatea culturilor scad treptat, fiind fiziologic necesară această aprovizionare moderată cu apă, pentru micşorarea intensităţii proceselor vegetative şi parcurgerea normală a procesului de coacere a seminţelor (fructelor). Abateri mari, pozitive sau negative, faţă de limitele minime ale optimului cerut de plante creează un dezechilibru în desfăşurarea proceselor de creştere şi dezvoltare, conducând la o micşorare a randamentului în producţie.

Consumul apei în sol
Prin consumul total al apei din sol se înţeleg pierderile de apă (neproductive) prin evaporaţia de la suprafaţa solului şi consumul (productiv) prin transpiraţia plantelor. Consumul total al apei din sol se exprimă prin relaţia: E (e+t), unde „e” reprezintă evaporaţia apei în cultură de la suprafaţa solului. Procesul fizic de evaporare a apei din sol este determinat de factori metorologici şi factori de sol.

Factorii meteorologici care determină evaporarea apei din sol
Evaporarea apei, de la o sursă oarecare, poate să aibă loc numai când atmosfera, ce vine în contact cu apa, nu este saturată în vapori de apă. Apa, dintr-un vas ermetic închis, se evaporă până ce aerul din vas va fi saturat cu vapori de apă la temperatura respectivă. Cercetări minuţioase efectuate în acest domeniu, după cum prezintă autorii menţionaţi, au demonstrat că evaporarea apei din sol este determinată de următorii factori meteorologici: radiaţia solară constituie factorul energetic de bază în procesul de evaporare, determinând intensitatea şi cantitatea de apă evaporată; presiunea vaporilor de apă în atmosferă determină potenţialul de vapori de apă ce pot fi transferaţi de la suprafaţa solului în atmosferă; precipitaţiile atmosferice determină cantitatea de apă evaporată în mod real la un moment dat; vântul determină o perturbaţie continuă a aerului în imediata apropiere a suprafeţei solului, fapt care conduce la accelerarea procesului de evaporare a apei în funcţie de viteza vântului.

Factorii de sol care afectează evaporarea apei din sol
Cantitatea de apă evaporată de la suprafaţa solului este determinată de o serie de factori de sol, între care mai importanţi sunt: conţinutul de umiditate a solului este cel mai important factor care influenţează cantitatea de apă evaporată. Cercetările efectuate au demonstrat că, la conţinuturi mari de umiditate, evaporaţia apei de la suprafaţa solului este practic constantă; textura şi structura solului influenţează puternic evaporaţia prin acţiunea pe care o manifestă în relaţiile dintre apă şi sol; culoarea, panta şi expoziţia solului constituie factori care influenţează evaporaţia prin particularităţile pe care le creează în regimul termic al solului; starea de afânare sau tasare a suprafeţei solului determină o reducere sau o intensificare a evapotranspiraţiei, prin întreruperea sau asigurarea continuităţii capilarelor.

Consumul productiv al apei din sol, prin procesul de transpiraţie a plantelor este determinat de cerinţele fiziologice ale plantei în cursul perioadei de vegetaţie, în concordanţă cu evoluţia condiţiilor meteorologice, proprietăţile hidrofizice ale solului şi conţinutul de umiditate din stratul de sol în care se află masa principală de rădăcini.

Regimul hidrologic al solului
Procesul de pătrundere, înmagazinare şi mişcare, ca şi cel de pierdere a apei din sol, constituie regimul hidrologic al solului. Rode (1956), pornind de la principiile lui Visotchi privind coeficientul de umectare, a elaborat un sistem unitar de clasificare pedoclimatică a tipurilor şi subtipurilor de regim hidrologic al solului. Coeficientul de umectare (Cu) a lui Visotchi se bazează pe raportul între precipitaţii (P) şi evaporaţie (E) în sume anuale (Cu = P/E). El a arătat că, în conformitate cu acest coeficient, în regimul hidrologic al solului pot avea loc trei situaţii, şi anume: Cu >1 indică un exces de umiditate, fapt care conduce la un regim hidrologic percolativ, pe tot profilul de sol şi în tot cursul anului; Cu <1 indică un regim hidrologic nepercolativ; Cu = 1 indică un regim hidrologic periodic percolativ.

Având la bază acest criteriu, ca şi rezultatele altor cercetări, Rode stabileşte următoarele tipuri principale de regim hidrologic: tipul I = regim hidrologic de îngheţ perpetuum; tipul II = regim hidrologic percolativ şi periodic percolativ; tipul III = regim hidrologic nepercolativ; tipul IV = regim hidrologic exudativ; tipul V = regim hidrologic de irigaţie. În condiţiile din România se realizează tipurile de regim hidrologic de la II la V, astfel: tipul II = subtipul de regim hidrologic percolativ se întâlneşte în cadrul zonei forestiere, unde regimul pluviometric asigură o umectare puternică a solului (Cu >1) în tot cursul anului; subtipul de regim hidrologic percolativ este caracteristic zonei de silvostepă (Cu >1) şi în crovurile din stepă - în acest caz, umectarea solului pe tot profilul are loc periodic, mai frecvent în primăvară; tipul III = regimul hidrologic nepercolativ, este caracteristic zonei de stepă şi la limita de tranziţie dintre stepă şi silvostepă.

Sursa dominantă de aprovizionare cu apă a solului o constituie, de asemenea, precipitaţiile atmosferice, dar adâncimea de infiltrare a apei nu depăşeşte profilul solului; tipul IV = regimul hidrologic exudativ (Cu <1) este caracterizat de un consum al apei din sol prin evapotranspiraţie mai mare decât apa înmagazinată din precipitaţiile atmosferice. Se înţelege că aprovizionarea cu apă a solului are ca sursă, pe lângă precipitaţii, şi apa freatică; tipul V = regimul hidrologic de irigaţie al solurilor din sistemele de irigaţie. În acest caz, solul se aprovizionează cu apă, atât din precipitaţiile atmosferice, cât şi din apa dată prin irigaţie. În funcţie de regimul de irigaţie aplicat pot apărea subtipuri diferite de regim hidrologic.

Regimul de umiditate al solurilor în culturile agricole - exprimă dinamica modificărilor în conţinutul de umiditate pe întregul profil de sol. În cursul unui an agricol, anotimpurile de toamnă-iarnă constituie perioada de formare a rezervelor de umiditate ale solului, datorită precipitaţiilor relativ mai abundente şi în special a pierderilor reduse de apă prin evapotranspiraţie. În cadrul zonelor naturale ale ţării, începutul perioadei de acumulare relativ stabilă a apei în sol se manifestă în mod normal în luna octombrie, pentru cea mai mare parte a zonei forestiere, şi în luna noiembrie pentru zonele de stepă, silvostepă şi parţial forestieră (Apetroaei, 1966). Abaterile de la această regulă se constată în toamnele anormal de ploioase, când rezervele de umiditate se refac din luna septembrie. Frecvenţa acestor abateri este totuşi foarte mică, în special în zona de stepă. În cadrul zonelor, diferenţierile se manifestă în funcţie de caracteristicile locale ale condiţiilor fitopedoclimatice. În cursul iernii, coeficientul de înmagazinare a precipitaţiilor (raportul între apa înmagazinată în profilul de sol şi apa total căzută la suprafaţa solului) este o funcţie a deficitului de umiditate a solului la începutul perioadei de acumulare stabilă a apei, a proprietăţilor hidrofizice ale solului, a condiţiilor de relief şi a evoluţiei şi caracterului condiţiilor meteorologice din această perioadă.

Analiza rezervei de apă de la începutul perioadei de vegetaţie în profilul de sol 0-150 cm a scos în evidenţă aceleaşi amplitudini mari ale rezervelor de umiditate accesibile în toate zonele, însă cu valori mai bune, diferenţiate pe zone şi condiţii locale. De asemenea, a mai reieşit că valorile maxime ale rezervelor de apă la desprimăvărare prezintă diferenţieri ale zonelor naturale mai evidente decât în cazul valorilor medii. În primăvară (martie-mai), rezervele de umiditate ale solului se completează în mică măsură; în arăturile pentru culturile de primăvară modificările în conţinutul de umiditate se constată în stratul de sol de 20-40 cm de la suprafaţă, în funcţie de evoluţia condiţiilor meteorologice. În cazul culturilor de grâu de toamnă, scăderea puternică a rezervelor de umiditate se constată în faza de înspicare.

Rezervele de apă accesibilă (când rezervă iniţială la 31 martie a fost mai mare de 70% Caa, în profilul de sol 0-150 cm) scad la 50% Caa între 15 mai şi 25 iunie în stepă, între 25 mai şi 30 iunie în silvostepă şi după 10 iulie în zona forestieră. La sfârşitul perioadei de vegetaţie a grâului de toamnă (30 iunie-25 iulie) rezervele de apă prezintă valori cuprinse între 0 şi 24% Caa în stepă, 15,3-41,9% Caa în silvostepă şi între 25 şi 66,3% în zona forestieră. În cultura porumbului, până la prima decadă a lunii iunie, modificările în conţinutul de umiditate sunt relativ mici şi numai în stratul 0-30 cm, datorită consumului mic prin evapotranspiraţie în primele faze de vegetaţie. După această dată, pe măsura desfăşurării fazelor de vegetaţie, consumul de apă şi, în consecinţă, modificările în conţinutul de umiditate a straturilor mai profunde ale solului se produc progresiv, fiind deosebit de puternice în intervalul de la apariţia paniculului şi până la faza de maturitate în lapte. În condiţiile unor rezerve de umiditate accesibilă mai mare de 70% Caa la 31 martie, scăderea umidităţii la 50% Caa pe întreg profilul, s-a constatat între 25 iunie şi 15 iulie în stepă, între 10 iulie şi 25 iulie în silvostepă, iar în zona forestieră între 25 iulie şi 25 august. Din analiza regimului de umiditate a solului pe zonele naturale din România s-a constatat că rezervele de apă de la desprimăvărare constituie un indice hotărâtor în adaptarea măsurilor agrotehnice la particularităţile anuale ale condiţiilor agrometeorologice.

Victor VĂTĂMANU