Formarea si alcatuirea partii organice a solului

Formarea si alcatuirea partii organice a solului

Surse de materie organica

Materia organica reprezinta un amestec extrem de complex de substante foarte diferite in ce priveste originea si structura chimica. Cea mai mare parte a materiei organice este de natura vegetala la care se adauga materia organica de origine animala si cea rezultata din corpul microorganismelor. In cazul celor doua tipuri de vegetatie naturala din tara noastra, pajisti si paduri, cantitatea de resturi organice si locul de cantonare al acestora este foarte diferit. Astfel, pajistile din zona de stepa lasa anual in sol o cantitate de 10-20 t/ha ponderea fiind data de radacini prin distributia acestora pe o adancime de peste 100 cm cu o concentrare in primii 40-50cm. Sub paduri, predomina resturi organice sub forma de litiera cu grosimi variabile functie de tipul speciilor lemnoase, in general fiind de 1-3 cm sub padurile de rasinoase si de 3-6 cm sub padurile de foioase. Cantitatea de masa organica lasata de padurile din zona temperata este de 3-4 t litiera/ha.

Plantele cultivate, lasa in sol cantitati variabile functie de tipul culturii, insa, majoritatea plantelor cultivate lasa in sol circa 3-4t/ha radacini si resturi vegetale. De remarcat faptul ca o cultura de lucerna sau trifoi poate aduce in fiecare an 3-12 t/ha radacini.

Microflora solului (bacterii, ciuperci, actinomicete) reprezinta o alta sursa de materie organica cu un aport deosebit, la care se adauga fauna si microfauna solului prin dejectiile respective si prin corpurile acestora care aduc un aport de cateva sute de kg anual (400-600 kg/ha, anual).

Materia organica existenta in sol, este permanent supusa proceselor de descompunere si variaza foarte mult din punct de vedere cantitativ si calitativ in functie de ecosistemul respectiv. (tab. 1.).

Cantitatea de materie organica respectiv humus, in functie de

tipul de vegetatie (t/ha)

(dupa Rodin si Bazilievici)

Tabelul 1.

Tip de vegetatie/ Indici	Tundra arctica	Paduri de molid din taiga	Silvo-stepa cu stejar	Stepe moderat aride	Stepe aride	Tufarisuri de semi- desert	Savane aride	Paduri subtropi-cale	Paduri umede tropicale
Biomasa totala
Resturi organice				Referat: Proiect - firma s.c. expert srl - obiectivele urmarite Referat: Planul financiar de afaceri - hrs srl - concurenta
Resurse de humus pe 0-100 cm

2. Compozitia resturilor organice din sol si transformarea acestora

Resturile organice din sol contin 75-90 % apa si diferiti compusi organici alcatuiti din C, H, O sau C, H, O, si N la care se adauga in cantitati reduse Ca, Mg, Fe, K, P, S etc. Substanta uscata cuprinde o serie de compusi organici reprezentati de substante proteice, hidrati de carbon, lignina, lipide si substante tanante. Proportia acestor substante precum si cantitatea de cenusa rezultata (K, Na, Ca, Mg, Fe, Al, P, S, etc.) variaza in functie de originea materiei organice.  

Ajunsa pe sol sau in sol, materia organica este intr-o continua transformare datorita proceselor biochimice de descompunere si de sinteza sub influenta microorganismelor (bacterii, ciuperci, actinomicete).

Bacteriile, sunt fiinte unicelulare de dimensiuni mici, cu raspandire foarte mare in masa solului (aprox. 2 mld./g sol uscat, dupa Clark). In functie de modul de nutritie, bacteriile pot fi:

- heterotrofe, care isi procura atat dioxidul de carbon cat si energia prin oxidarea substantelor organice;

- autotrofe, care isi procura dioxidul de carbon din aer iar energia prin oxidarea substantelor anorganice.

Ciupercile, sunt microorganisme heterotrofe, cu un metabolism dominant aerob si spre deosebire de bacterii se dezvolta in conditii de mediu acid, asociindu-se cu vegetatia lemnoasa (padure).

Actinomicetele, sunt organisme heterotrofe, aerobe sau facultativ aerobe, se dezvolta in conditii de reactie acida - alcalina si spre deosebire de bacterii si ciuperci au mare capacitate de descompunerea substantelor organice, in special lignine.

Procesul de descompunere a materiei organice are loc in trei etape: hidroliza, oxido-reducere si mineralizare totala.

Substantele organice complexe, prin hidroliza trec in substante organice mult mai simple, care apoi sunt supuse proceselor de oxido-reducere, transformandu-se in substante organice si mai simple sau compusi minerali. Cele trei etape ale procesului de descompunere, sunt prezentate in figura 1. 

3. Alcatuirea acizilor humici

Materia organica existenta in masa solului este alcatuita din substante humice specifice (acizi huminici, acizi fulvici, humine) cu o pondere ridicata de circa 80-90 % si substante organice nespecifice (resturi vegetale si animale, rasini, ceruri, lignine etc), de aproximativ 10-15 %.

Acizii huminici, provin din descompunerea resturilor vegetatiei ierboase bogate in substante proteice si prezenta cationilor bazici (Ca, Mg, K), sub actiunea directa a florei bacteriene. Au o mare capacitate de schimb cationic (T = 600 me/100 g sol).

Acizii fulvici, provin din descompunerea resturilor organice de natura lemnoasa, cu continut redus de substante proteice si elemente bazice, sub actiunea preponderenta a ciupercilor. Au capacitate redusa de schimb cationic (T<300 me/100 g sol).

Huminele, reprezinta fractiunea cea mai stabila a humusului fiind insolubile in solutii alcaline (NaOH si pirofosfat), fiind strans legata de partea minerala a solului.

Acizii humici prezinta o compozitie elementara complexa, in structura carora gasindu-se toate elementele chimice care intra in alcatuirea micro- si macroorganismelor: C, H, O, N. Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Mn, S, P etc. Dintre acestea, ponderea mai mare o au C, H, O si N, ale caror valori variaza in limite foarte largi: C = 40-68 %; H = 3-6 %; O = 31-48 %; N = 2-8 %.

Proprietatile acizilor humici

Principalele proprietati ale acizilor humici sunt:

Capacitatea de adsorbtie si de schimb cationic Acizii humici contin la periferia moleculelor, diferite grupari functionale cum ar fi: hidroxilice (-OH), carboxilice (-COOH) etc. Cationii de H⁺ din aceste grupari sunt usor inlocuiti cu alti cationi prezenti in sol (Ca, Mg, K, Na). Aceasta proprietate a acizilor humici de a avea cationi adsorbiti si de a-i schimba cu altii din solutia solului este cunoscuta sub numele de capacitate de adsorbtie sau schimb cationic.

Capacitatea de schimb cationic (T) este mult mai ridicata in cazul acizilor humici comparativ cu mineralele argiloase care nu depasesc 150 me/100 g sol in schimb acizii humici prezinta valori de pana la 300 me/100 g sol (acizii fulvici) si pana la 600 me/100 g sol (acizii huminici).

Interactiunea acizilor humici cu partea minerala a solului. Acizii humici pot reactiona cu partea minerala a solului formand combinatii organominerale de diferite tipuri:

● Combinatii ale acizilor humici cu cationii metalelor alcaline si alcalino-teroase, care se formeaza prin inlocuirea H⁺ cu cationii alcalini Na, K, Ca, Mg, rezultand sarurile respective.

● Combinatii ale acizilor humici cu fierul si aluminiul, rezultand produse organo-minerale de tipul: fero-humati, alumino-humati etc., specifice solurilor bogate in oxizi de fier si aluminiu.

● Combinatii ale acizilor humici cu argila, caz in care se presupune ca actiunea reciproca dintre acizii humici si mineralele argiloase se produc prin intermediul cationilor de Ca, Mg, Fe, Na, K, interpusi intre foitele (straturile) silicatilor.

● Combinatii ale acizilor humici cu materialele allofane, care pot fi intalnite mai rar, indeosebi in zonele montane pe seama andosolurilor.

6. Tipuri de humus

In functie de particularitatile de solificare, provenienta materiei organice si conditiile de formare, s-au stabilit mai multe tipuri si subtipuri de humus, dupa cum urmeaza:

Mullul, reprezinta materia organica complet humificata si intim amestecata cu partea minerala a solului. Este caracteristic solurilor cu un regim aerohidric favorabil, cu o intensa activitate a microorganismelor unde se realizeaza o descompunere completa a resturilor organice. In functie de locul si modul de formare, se pot distinge doua tipuri de mull:

Mull calcic, puternic saturat cu cationi bazici, predominant calciu. Prezinta nuante brun-negricios pana la negru cu reactie neutra pana la slab alcalina. Raportul C/N este in jur de 10.

Mull forestier, se formeaza intr-un mediu slab saturat in cationi bazici, paduri de foioase, sub actiunea ciupercilor, prezinta nuante mai deschise, raportul C/N in jur de 12-15. Reactia solurilor este slab spre moderat acida.

Moderul, reprezinta materia organica mai slab humificata si partial legata de partea minerala a solului. Se formeaza in soluri slab aerate, in prezenta unei microflore sarace cu activitate redusa. Raportul C/N este mai ridicat, cu valori de 15-25, ceea ce denota ca mineralizarea materiei organice este lenta si incompleta. In functie de conditiile de solificare, acest tip de humus poate fi:

Moder forestier, acid, oligotrofic, predominant in padurile de rasinoase si de amestec.

Moder de pajiste, specific pajistilor alpine, cu caracter acid.

Moder calcic sau rendzinic, caracteristic solurilor formate pe calcare, in conditii de clima umeda si rece.

Moder hidromorf, intalnit la soluri cu exces prelungit de apa stagnanta.

Morul (humus brut), format predominant din resturi organice slab humificate, putin maruntite si transformate biochimic, nelegat de partea minerala a solului. Este caracteristic solurilor din zona montana (jnepenisuri, pajisti alpine etc.) cu conditii nefavorabile proceselor de humificare.

Turba, se formeaza intr-un mediu saturat cu apa, pe seama resturilor organice provenite de la vegetatia hidrofila (genurile: Carex, Typha, Juncus, Phragmites etc.). Se pot deosebi doua tipuri de turba: eutrofa (calcica) si oligotrofa (acida).

Turba eutrofa se formeaza pe terenurile joase cu apa freatica bogata in Ca, avand reactie neutra spre slab alcalina (pH = 7.0-7.5, raportul C/N < 30.

Turba oligotrofa este specifica regiunilor montane cu climat rece si umed, cu substrat acid, formata pe seama vegetatiei acidofile (muschi, licheni etc.). Raportul C/N > 40, puternic acida, avand pH de 4-5.

6 Importanta humusului din sol

Humusul, component esential al solului, care alaturi de materia organica reprezinta rezerva permanenta de elemente nutritive usor accesibile plantelor asigurand fertilitatea acestuia. Impreuna cu materia organica, constituie un substrat favorabil activitatii si dezvoltarii microorganismelor din sol.

Contribuie la imbunatatirea insusirilor fizice ale solului (formarea structurii glomerulare, imprima solului nuante inchise, favorizand adsorbtia radiatiilor calorice si gradul de incalzire.

In combinatie cu argila, retine si atenueaza levigarea anumitor cationi din solutia solului (Ca, Mg, K, Na, NH₄), iar indirect, asigura permeabilitate, consistenta si capacitate mai mare de retinere a apei.

Humusul contribuie la imbunatatirea insusirilor fizice ale anumitor soluri, in sensul ca: reduce coeziunea solurilor argiloase si mareste permeabilitatea pentru apa si aer iar in cazul solurilor nisipoase fenomenul este invers (mareste coeziunea si scade permeabilitatea pentru apa si aer.

Substante proteice Hidrati de carbon Lignine, substante tanante Lipide, rasini

	Hidroliza

Peptide, aminoacizi, baze                           Hexoze, pentoze, Produsi de desfacere hidrolitica Glicerina, acizi

purinice si pirimidinice                 acizi uronici, celobioza de tipul fenolilor grasi etc.

			Reactii de oxido-reducere

Acizi organici,                     Acizi grasi, Acizi alifatici, Acizi organici volatili, Chinone, fenoli, Acizi nesaturati, Hidrocarburi

alifatici, alcooli,                  hidrati de carbon aldehide, alcooli, alcooli, CH₄, H₂, CO₂, H₂O oxiacizi, acizi organici

NH₃, CO₂, H₂O NH₃, CO₂, H₂O CO₂, H₂O CO₂, H₂O volatili, CO₂, H₂O

Mineralizare totala

RNO₂, RNO₃, R₂SO₄, R₃(PO₄)₂                                      NH₃, CO₂, H₂O CH₄, H₂, N₂, H₂S, H₃PO_4,, PH₃

Aerobioza Aerobioza si Anaerobioza Anaerobioza

Fig. 1. Procesele de descompunere si mineralizare a resturilor organice

(dupa Alexandrova)