Metoda de lucrare a solului în cadrul tehnologiilor agricole intensive aplicate în ziua de azi, influențează foarte mult productivitatea culturilor agricole.
Schimbările climatice, din ultimele decenii, au impus fermierii să-și revizuiască tehnologiile de cultivare a culturilor de la A la Z, inclusiv și tehnologia de lucrare a solului.
Dar, pentru a trece de la o tehnologie la alta sigur și fără pierderi semnificative, în rezultatul investițiilor enorme în
utilaje speciale de lucrare a solului, este necesar de cunoaște mai aprofundat reacția solului la noile tehnologii în combinație cu condițiile de microclimă, precum:
- cantitatea de precipitații anuale și distribuirea sezonieră a acestora, evoluția temperaturilor într-un an calendaristic.
- textura solului pe întregul profil fertil, capacitatea de câmp pentru apă (CC) și nivelul de compactare a solului.
Având în vedere că utilajele destinate tehnologiilor conservative No-Till și Mini-Till necesită investiții cu mult mai mari în comparație cu cea Convențională, recuperarea investiției în acest caz fiind o prioritate de bază, care poate fi atinsă doar dacă se vor lua în considerație toate aspectele care influențează asupra recoltei și eficientizarea acestora.
Studiile comparative a diferitor tehnologii de lucrare a solului efectuate în ultimii ani, au adus multă lumină asupra înțelegerii și tehnicilor de aplicare.
În primul rând, s-au analizat parametrii globali, recolta, eficiența economică, impactul calitativ asupra solului, etc, dar nu și cauzele care au stat la baza acestor schimbări calitative, care în diferite condiții pot influența negativ productivitatea și eficiența tehnologiilor aplicate.
Umiditatea solului și anume CC este un parametru de bază necesar pentru evaluarea capacității solului de a conserva și livra apa către planta de cultură.
În același timp, textura solului va fi punctul de pornire pentru alegerea corectă a metodei de lucrare a solului.
Solurile cu o textură diferită au o capacitate diferită de reținere și conservare a apei, precum este descris în tabelul 1, unde se vede clar că solurile afânate, indiferent de textura lor, au o (CC) mai mare decât solurile tasate, asta ar însemna că aceste soluri afânate pot reține un volum mai mare de apă.
Dar, nu întodeauna solul cu o capacitate mai mare de reținere a apei poate garanta o rezervă suficientă de apă pe toată perioada de vegetație, din cauza fenomenelor care duc la pierderea rapidă a volumelor de apă stocate între particulele solului precum: evapotranspirația și mișcarea gravitațională a apei în profilurile inferioare ale solului.
Capacitatea de reținere a apei de către particulele solului în funcție de textura acestuia
Figura 1. Rădăcinile plantelor de cultură, în majoritatea cazurilor, consumă apă de la adâncimi relativ mari:
Din Figura 1 observăm că rădăcinile unor culturi pot pătrunde până la adâncimi de peste 2,5 m, dar, totuși, rădăcinile de bază, unde respectiv este și consumul de bază, se află în stratul de până la un metru adâncime.
Din acest motiv, solul trebuie analizat calitativ cel puțin până la adâncimea de 0,6 m pentru a putea oferi plantei condiții de creștere și de consum al elementelor nutritive și apă.
Experiență: Cultivarea grâului în tehnologia No-Till și Convențională
Pentru a dovedi cele mentionate mai sus, în perioada 11.11.2020 – 27.07.2021, s-a efectuat o experiență de câmp, la cultura grâului de toamnă, cu utilizarea senzorilor de monitorizare a umidității și temperaturii solului, până la adâncimea de 60 cm, evapotranspirației si a precipitațiilor în două parcele alăturate cu tehnologii diferite de lucrare a solului.
Prima parcelă a fost arată din toamnă (2020) la adâncimea de 28 cm și înainte de semănat a fost afânată până la adâncimea de 60 cm.
A doua parcelă nu a fost lucrată. Textura solului – Argilă, cultura premergătoare Porumb.
Suma precipitațiilor (Grafic 1) în perioada de vegetație a Grâului de toamnă din sezonul 2020/2021 a fost de 482 mm. În graficul de mai jos este prezentată distribuția lunară a precipitațiilor.
Grafic 1. Distribuția precipitațiilor în perioada vegetației
Măsurările parametrilor menționați mai sus s-au efectuat continuu, cu o frecvență de 5 minute, umiditatea și temperatura solului s-a măsurat la diferite adâncimi și anume: 10, 20, 30, 40, 50 și 60 cm.
Pe baza acestor măsurători s-a analizat evoluția umidității solului și mișcarea apei din sol în ambele parcele.
Sarcina de bază a experienței a fost obținerea informațiilor despre:
- Capacitatea solului de a conserva apa în ambele parcele studiate.
- Cantitatea de apă din precipitații necesară pentru a atinge nivelul optim al (CC) în parcelele cu tehnologii diferite de lucrare a solului.
- Viteza de infiltrare a apei în sol în ambele cazuri cercetate.
- Condițiile și viteza procesului în care solul pierde apa din cauza evapotranspirației.
Rezultatele obținute în acest caz confirmă superioritatea tehnologiei No-till față de tehnologia convențională de lucrare a solului, care în condiții normale superioritatea
este exprimată prin:
- Scăderea costurilor de motorină și timpul de lucru cu până la 50%.
- Crește producția cu până la 10% în primii ani, are un efect cumulat pe termen lung.
- Conservarea fertilității solului.
- Creșterea materiei organice din sol.
- Conservarea apei din sol.
Beneficiile enumerate mai sus nu sunt maximul care poate fi obținut prin aplicarea acestei tehnologii.
Deci, poate aduce mai mult profit producătorilor agricoli și, nu în ultimul rând, mediului înconjurător, prin monitorizarea continuă a parametrilor atmosferici și de sol care influenţează direct productivitatea culturilor agricole.
Graficul 2. Conținutul de apă în sol în diferite perioade de vegetație
Analizând umiditatea solului în profilul de la 0 până la 60 cm (Grafic 2), în ambele parcele pe toată perioada de vegetație, observăm următoarele:
- Volumul de apă reținut de sol în parcela afânată este mai mare pe toată durata perioadei de vegetație.
- Solul lucrat recționează mai rapid și reține mai multă apă rezultată din precipitații.
- Solul nelucrat absoarbe mai eficient apa rezultată din topirea zăpezii (Fig. 2).
Figura 2. Infiltrarea apei în sol în urma topirii zăpezilor
- În lipsa precipitațiilor solul nelucrat își conservează apa reținută în porii solului în baza nivelului mai scăzut al mișcării gravitaționale.
- Temperatura solului neprelucrat, în perioadele calde ale anului, este mai joasă, ceea ce duce la un nivel scăzut al evapotranpirației în comparație cu evapotranspirația din solul lucrat.
- În timpul precipitațiilor abundente solul afânat absoarbe un volum mai mare de apă, în schimb pierde mai repede apa în comparație cu solul nelucrat.
- Conținutul de apă din sol întotdeauna trebuie analizat din punct de vedere calitativ și cantitativ, la diferite adâncimi, verificând dacă umiditatea solului se încadreaza în limitele optimale conform (CC) a solului.
Analizând dinamica și conținutul de apă din sol la adâncimea de la 0 până la 30 cm (Graficul 3) observăm următoarele:
- Capacitatea de reținere și conservare a apei de către solul afânat este mai mare decât solul nelucrat.
- În condiții de secetă, solul din parcela afânată, pierde mai rapid cantitatea de apă acumulată din precipitații.
- Stratul de 30 cm din parcela nelucrată cedează apa până la punctul de ofilire (stres) de mai multe ori în perioada de vegetație.
- Solul din parcela nelucrată în condiții de secetă pierde mai încet apă.
Grafic 3. Conținutul de apă în profilul solului de la 0 până la 30 cm
Comportamentul apei din sol la adâncimea de la 40 până la 60 cm este complet diferit în comparație cu stratul de la 0 la 30 cm adâncime în ambele parcele analizate, faptul acesta îl putem constata analizând Graficului 4.
Graficul 4. Conținutul de apă în sol la adâncimea de 40-60 cm
Datele graficului (Grafic 4) de mai sus explică următoarele:
- Solul nelucrat reține un volum mai mare de apă în comparație cu solul lucrat la aceeași adâcime.
- Mișcarea gravitațională a apei a dus la scăderea volumului de apă până la punctul de ofilire de mai multe ori în perioada de observații.
- În condiții de secetă, vulumul de apă din solul afânat a scăzut până la nivelul critic (Stres extrem).
- Chiar și în condiții de secetă solul din parcela nelucrată a conservat apa la nivelul punctului de ofilire pe durata a mai multor zile.
Rezultatele experienței și constatările de mai sus ne permit să facem careva concluzii și propuneri importante de adaptare a tehnologiei de lucrare a solului „No-till”.
Conținutul de apă în profilul solului de la 0 până la 30 cm
Principala constatare este că solul din parcela afânată poate pune la dispoziția plantei un volum mai mare de apă pe întreaga perioadă de vegetație a culturii, doar în cazurile când sunt precipitații suficiente.
În condiții de secetă, ambele parcele pierd apa, din cauza
mișcării gravitaționale a apei și evapotranspirației, cu aceeași viteză, ajungând la nivelul de stres extrem pentru cultură.
În acest caz, putem afirma că solul nelucrat este mai inferior, calitativ și cantitativ, în diferite condiții de climă.
Astfel, pentru solurile cu textură argiloasă recomandăm sa fie utilizată tehnologia Mini-Till, care ar presupune doar lucrarea stratului superficial de sol cu scopul de a mări capacitatea de câmp a solului (CC) pentru a oferi culturilor agricole un volum de apă suficient în perioada imediat după semănat și creștere vegetativă activă.
Conținutul de apă în profilul solului de la 40 până la 60 cm
Conținutul de apă în acest profil de sol se comportă complet diferit de acel de la 0 până la 30 cm.
Urmărind graficul 4 constatăm că volumul de apă reținut în stratul de la 40 până la 60 cm, în parcela nelucrată este cu mult mai mare pe toată durata de vegetație, inclusiv și în perioada de secetă.
Anume în acest caz se confirmă superioritatea tehnologiei No-till față de cea convențională.
Explicațiile acestui fenomen constau în faptul că solul compactat are calități de a reține apa gravitațională și de a reduce scurgerea acesteia în straturile inferioare.
Astfel, stratul de la 40 până la 60 cm devine o sursa importantă de apă și elemente nutritive pentru plante pentru întreaga perioadă de vegetație.
Dacă să luăm în considerație morfologia rădacinilor (Figura 1), constatăm că anume stratul la 40 până la 60 cm este gazda rădăcinilor de bază, având un rol de bază în asigurarea cu apă în fazele de creștere vegetativă activă.
În acest experiment, în parcela nelucrată solul de la adâncimea de la 40 până la 60 cm s-a dovedit a fi un sol cu calități deosebite de reținere și conservare a apei.
Dar, acest lucru nu înseamnă că acest fenomen se va repeta și în alte câmpuri cu altă textură, din alte regiuni.
Pentru a ne asigura că solul are calități bune de conservare a apei, este necesar de a monitoriza umiditatea din profilul solului de la 0 până la 100 cm, cel puțin pe perioada unui sezon agricol combinând informațiile despre umiditatea solului și precipitații, evapotranspirație, temperatura aerului și a solului, cât și alți parametri care influențează asupra conținutului de apă din sol.
Textura și profilul solului
Pentru a îmbunătăți proprietățile solului de conservare a apei este important de a cunoaște informații despre:
- Textura solului.
- Profilul solului (Fig. 3).
- Nivelul de compactare a solului.
Textura solului va fi necesară pentru a putea identifica capacitatea de câmp a solului (CC). În așa fel, prin monitorizarea umidității solului se poate spune clar care este volumul apei care poate fi reținut de porii solului și daca acest volum este suficient pentru plantele de cultură.
Profilul solului poate explica fenomenele care se petrec cu apa din sol măsurată cu ajutorul senzorilor de umiditate a solului.
Nivelul de compactare a solului este un parametru foarte important în cazul aplicării tehnologiei No-till, anume nivelul de compactare a diferitor tipuri de sol determină capacitatea de reținere a apei de către particulele solului.
Din acest motiv, se recomandă verificarea permanentă a (CC) pentru a evita compactarea excesivă a solului care va rezulta în micșorarea volumului de apă reținut în sol.
Cunoscând parametrii menționați mai sus, se poate modela tehnologia de lucrare a solului pentru a utiliza la maxim toate resursele folosite.
Deci, în cazul solului cu textură argiloasă, se recomandă lucrarea superficială a solului pentru a mări capacitatea de câmp a stratului de la suprafață și a avea un strat de sol care va permite penetrarea lentă a apei în straturile de mai jos.
Straturile inferioare ale solului trebuie să ramână intacte pe arcursul anilor atâta timp cât solul va avea calități bune de reținere a unui volum de apă suficient care se va încadra în limitele optimale ale capacității de câmp conform texturii acestuia.
Citește și despre Tehnologia Strip-Till de lucrare a solului.
În cazul în care solul nu va mai avea capacitate suficientă de reținere și absorbție a apei, care se poate verifica cu ajutorul senzorilor de măsurare a umidității solului, se va recomanda o afânare adâncă a solului pentru a restabili proprietățile fizice a acestuia.
În concluzie, putem spune că tehnologia No-Till nu este un instrument universal care poate fi aplicat pretutindeni pentru a obține beneficiile atribuite acestei tehnologii.
Pentru a beneficia constant din aplicarea acestei tehnologii, este necesar de a monitoriza continuu un șir de parametri de sol și atmosferici, care sunt indicatori calitativi de bază a circuitului apei în acest ecosistem.
Având în vedere toate aceste momente, constatam că, la alegerea tehnologiei de lucrare a solului, fie No-Till sau Mini-Till trebuie să țină cont de toate cele expuse mai sus și aplicate conform însușirilor fizice ale solului care pot fi diferite chiar și în cadrul unei ferme.
Asta ar însemna că doar după ce am studiat amănunțit particularitățile fizice ale solului, pe tot profilul, se poate identifica care este cea mai potrivită, calitativ și economică, tehnologie de lucrare a solului.
Citește și despre Sistemul No-till: ce reprezintă și cum poate fi implementat.
Materiale și dispozitive utilizate
- iMetos 3.3 IMT300 – dispozitiv de măsurare a parametrilor atmosferici (Precipitații, Temperatura aerului, Umiditaea aerului, Radiația solară, Evapotranspirația, Viteza vântului).
- iMetos ECO D3 – Dispozitiv de masurare a umidității solului Sentek Drill & Drop 90 cm – Senzor de măsurare a umidității volumetrice a solului și a temperaturii solului.
Bibliografie
- Richard G. Allen, Luis S. Pereira, Dirk Raes, Martin Smith – ”FAO Irrigation and Drainage Paper” No. 56.
- Mihail Rurac – Agricultura Conservativă.
- Vasile Popescu – Rotaţia culturilor are reguli bine înrădăcinate 2018.
- Nicolae Şarpe – Agrotehnica Culturilor 2008.
Cuvinte cheie
No-Till – Agricultura fără prelucrare (cunoscută și sub denumirea de prelucrare zero sau forare directă) este o tehnică agricolă pentru cultivarea culturilor sau pășunilor fără a perturba solul prin prelucrare.
Mini-Till – este un sistem de conservare a solului, cum ar fi Strip-till, cu scopul de manipulare minimă a solului necesară pentru o producție de succes a culturilor.
(CC) – Capacitatea pentru apă în câmp sau capacitatea de câmp, este solul umezit la capacitatea de câmp, conține apa reținută la suprafața particulelor de sol (apa higroscopică
și peliculară) și apa reținută în porii capilari.
Punct de ofilire – Conținutul de umiditate al solului în cazul în care rata de absorbție de apă de la rădăcinile plantelor este prea lentă pentru a menține turgescența plantei și apare ofilirea permanentă.
Textura solului – Prin textura sau compoziţia granulometrică a solului se înţelege proporţia în care particulele de sol de diferite mărimi (de la cele coloidale de argilă şi până la cele grosiere de nisip) participă la alcătuirea solului.
(CVA) – Conținutul volumetric de apă din sol este o măsură numerică a umidității solului măsurată în %. Este pur și simplu raportul dintre volumul de apă și volumul solului.
Evapotranspirație – este cantitatea de apă, masurată în mm, care s-a evaporat din sol într-un interval de timp.
Senzori– instrumente de măsurare a parametrilor de sol (umiditatea și temperatura) sau atmosferici (precipitațiile atmosferice, evapotranspirația, temperatura aerului ect.).
