Sistemele de lucrare integrală a solului utilizate în multe aplicații agricole intensive în ferme au un impact semnificativ asupra productivității culturilor agricole, în special în condițiile meteorologice variabile de astăzi.

Impactul schimbărilor climatice din ultima vreme și din viitor a forțat și va forța fermierii să își revizuiască tehnologiile/metodologiile de cultivare a culturilor de la A la Z, inclusiv practicile de cultivare a solului.

Pentru a trece de la o tehnologie la alta în condiții de siguranță și fără pierderi semnificative în fermă, cauzate de investiții uriașe în echipamente specializate de cultivare a solului, este necesar să se înțeleagă modul în care solurile și, în cele din urmă, producția de culturi, vor reacționa la noile tehnologii/practici în combinație cu schimbarea condițiilor microclimatice, cum ar fi:

• la cantitatea de precipitații anuale și distribuția sezonieră a acestora, modificările temperaturilor și, mai precis, ale temperaturii solului, într-un an calendaristic
• textura solului pe întregul său profil fertil, capacitatea de câmp (CF) și nivelul de compactare a solului

Având în vedere că echipamentele pentru tehnologiile conservative "No-Till" și "Strip-Till" necesită investiții mult mai mari în comparație cu metodologia convențională, randamentul investiției, în acest caz, este o prioritate importantă pentru fermier, motiv pentru care trebuie luate în considerare toate condițiile de creștere care influențează recolta.

STUDII ȘI ANALIZE

Deși, studiile comparative ale diferitelor tehnologii de lucrare a solului din ultimii ani au aruncat multă lumină asupra înțelegerii și tehnicilor de aplicare, totuși au fost analizați parametrii globali, randamentul, eficiența economică, impactul calitativ asupra solului etc., dar nu și cauzele care stau la baza acestor schimbări calitative, care, în condiții diferite, pot afecta negativ productivitatea și eficiența tehnologiilor de lucrare aplicate.

Umiditatea solului, în special FC (a se vedea abrevierea de la sfârșitul documentului) și WP, sunt parametrii de bază ai solului, necesari pentru a evalua capacitatea solului de a stoca și de a furniza apă culturii.

Acest lucru este determinat de textura solului, care este punctul de plecare pentru cea mai bună alegere a metodei de lucrare a solului.

După cum este descris în tabelul 1, textura solului afectează capacitatea de reținere și conservare a apei. Solurile libere, indiferent de textura lor, au o FC mai mare decât solurile compacte, ceea ce înseamnă că aceste soluri libere pot reține un volum mai mare de apă pe unitate de sol.

Cu toate acestea, nu întotdeauna solurile cu o capacitate mare de retenție a apei garantează o rezervă suficientă de apă pe întreaga perioadă de vegetație, din cauza pierderii rapide a volumelor de apă stocate între particulele de sol, prin evapotranspirație și prin mișcarea gravitațională a apei către profilele inferioare ale solului.

Imaginea 1 ilustrează faptul că rădăcinile unor culturi pot pătrunde până la adâncimi de peste 2,5 m. Cu toate acestea, cea mai mare parte a apei din sol este consumată de sistemul radicular principal, care se află în stratul de la 1 la 1,5 metri adâncime. Acesta este motivul pentru care solul trebuie analizat la cel puțin 0,6 m adâncime, pentru a se asigura că planta are condițiile necesare pentru a crește și a consuma nutrienți și apă.

EXPERIMENTUL

Pentru a examina afirmațiile de mai sus, a fost realizat un experiment în câmp pentru perioada 11.11.2020 - 27.07.2021, pentru cultura grâului de iarnă. Au fost instalate senzori pentru umiditatea și temperatura solului până la 60 cm adâncime, împreună cu evapotranspirația și precipitațiile. Au fost monitorizate, de asemenea, două parcele adiacente cu diferite tehnologii de lucrare a solului.

Prima parcelă a fost arat în toamnă (2020) la o adâncime de 28 cm, iar înainte de însămânțare a fost afânată la o adâncime de 60 cm.

Cea de-a doua parcelă nu a fost lucrată.

Textura solului în ambele parcele: argilă, cu porumb plantat în perioada de cultivare anterioară.

Cantitatea de precipitații (graficul 1) în perioada de vegetație a grâului de iarnă din sezonul 2020/2021 a fost de 482 mm. Graficul de mai jos prezintă distribuția lunară a precipitațiilor.

Parametrii de mediu și de sol menționați mai sus au fost măsurați continuu, cu o frecvență de 5 minute. Temperatura și umiditatea solului au fost măsurate la diferite adâncimi, și anume: 10, 20, 30, 40, 50 și 60 cm.

Pe baza acestor măsurători, au fost analizate modificările umidității solului și mișcarea apei în ambele parcele.

The obiectivul principal experimentului a fost de a determina informații despre:

• Capacitatea solului de a reține apa în ambele parcele studiate (no-Tillage și Tillage).
• Cantitatea de ploaie necesară pentru a atinge nivelul optim de FC în parcele cu diferite tehnologii de cultivare a solului.
• Viteza de infiltrare a apei în sol în ambele cazuri.
• Condițiile și viteza cu care solul pierde apă din cauza evapotranspirației.

REZULTATE

Rezultatele obținute în acest experiment să confirme avantajele tehnologiei No-tillage față de tehnologia convențională de cultivare a solului, ilustrând faptul că:

• Reducerea costurilor cu motorina și a timpului de lucru cu până la 50%.
• Creșterea producției cu până la 10% în primii ani (are un efect cumulativ asupra producției pe termen lung).
• Păstrarea fertilității solului.
• Creșterea materiei organice din sol.
• Conservarea apei din sol (mai multă apă reținută în sol).

Beneficiile enumerate mai sus nu sunt cele mai mari care pot fi obținute prin utilizarea acestei tehnologii. Ea poate aduce mai multe beneficii agricultorilor și mediului înconjurător, prin monitorizarea continuă a parametrilor de mediu și de sol care influențează direct productivitatea culturilor agricole.

The analiza umidității solului în profilul de la 0 la 60 cm (graficul 2), în ambele parcele, pe toată perioada de vegetație, arată următoarele:

• Volumul de apă reținut de sol în parcela lucrată este mai mare pe toată durata sezonului de vegetație.
• Solul afânat reacționează mai repede și reține mai multă apă din precipitații.
• Solul fără lucrare absoarbe mai eficient apa de la topirea zăpezii (Fig. 2).

În absența precipitațiilor, se produce solul fără lucrare reține mai bine apa datorită nivelului mai scăzut de mișcare gravitațională.

• În perioadele calde ale anului, temperatura solurilor fără lucrare este mai scăzută, ceea ce duce la un nivel mai scăzut de evapotranspirație în comparație cu evapotranspirația din solul lucrat.
• În timpul ploilor abundente, solul lucrat absoarbe un volum mai mare de apă, dar pierde apă mai repede decât solul nefiresc, din cauza evaporării mai mari și a percolării profunde.
• Conținutul de apă al solului trebuie analizat întotdeauna calitativ și cantitativ, la diferite adâncimi, asigurându-se că umiditatea solului se află în limitele optime în funcție de CF și WP ale solului.

Analizând dinamica și conținutul de apă din sol 0 până la 30 cm adâncime (graficul 3), observăm următoarele:

• Capacitatea de retenție și de conservare a apei a solului lucrat este mai mare decât cea a solului nefiresc lucrat.
• În condiții de secetă, solurile din parcela lucrată au pierderi de evapotranspirație mai mari decât în condiții de ploaie.
• Stratul de 30 cm al parcelei fără lucrare a solului pierde apă până la punctul de ofilire (stres) de mai multe ori în timpul perioadei de vegetație.
• În condiții de secetă, solurile din parcelele fără lucrare pierd apa mai încet.

The comportamentul apei din sol la adâncimea de 40-60 cm este complet diferită față de stratul superior în ambele parcele analizate (Grafic 4).

Datele din grafic (graficul 4) ilustrează următoarele:

• Solul fără a fi lucrat reține un volum mai mare de apă în comparație cu solul lucrat la aceeași adâncime.
• Mișcarea gravitațională a apei a redus conținutul de apă în parcela lucrată, până la punctul de ofilire, de mai multe ori în timpul perioadei de observație.
• În timpul secetei, volumul de apă din solul afânat scade până la nivelul critic (stres extrem), ceea ce nu se întâmplă în cazul solului neafânat.
• Chiar și în condiții de secetă, solul de pe parcela fără lucrare a păstrat apa la punctul de ofilire cu câteva zile mai mult decât solurile lucrate.

Rezultatele experienței și constatările de mai sus ne permit să formulăm concluzii și propuneri importante pentru adaptarea tehnologiei și metodologiilor "No-tillage".

CONCLUZIE

Conținutul de apă în profilul solului de la 0 la 30 cm

Principala constatare este că solul din parcela lucrată poate furniza plantei un volum mai mare de apă pe toată durata sezonului de creștere a culturii, dar numai în cazul unor precipitații suficiente.

În condiții de secetă, ambele parcele pierd apă din cauza mișcării gravitaționale a apei și a evapotranspirației cu aceeași viteză, ajungând la un nivel de stres extrem pentru cultură.

În acest caz, se poate spune că solul nelucrat este inferior, calitativ și cantitativ, în diferite condiții climatice.

Astfel, pentru solurile cu textură argiloasă, recomandăm utilizarea tehnologiei Mini-Till, care ar implica doar prelucrarea stratului de suprafață pentru a crește capacitatea de câmp a solului (CF) pentru a asigura culturilor un volum suficient de apă în perioada imediat următoare semănatului și a creșterii vegetative active.

Conținutul de apă în profilul solului de la 40 la 60 cm

Conținutul de apă din acest profil de sol se comportă complet diferit de cel de la 0 la 30 cm.

Conform graficului 4, constatăm că volumul de apă reținut în stratul de la 40 la 60 cm în parcela fără lucrare este mult mai mare pe toată perioada de vegetație, inclusiv în timpul secetei.

Aici se confirmă superioritatea tehnologiei/metodologiei no-tillage față de tehnologia/metodologia convențională de cultivare a solului.

Explicația pentru acest fenomen este că solul compactat reține mai bine apa gravitațională și reduce scurgerea acesteia în straturile inferioare.

Astfel, stratul de la 40 la 60 cm devine o sursă importantă de apă și de nutrienți pentru plante pentru întreaga perioadă de vegetație a grâului de iarnă.

Dacă luăm în considerare morfologia rădăcinilor (imaginea 1), observăm că stratul de la 40 până la 60 cm adâncime este gazda sistemului radicular principal și are un rol fundamental în furnizarea de apă în fazele de creștere vegetativă activă.

În cadrul acestui experiment, solul fără lucrare la adâncimea de 40-60 cm s-a dovedit a fi solul cu calități deosebite de retenție și conservare a apei.

Acest lucru nu înseamnă neapărat că fenomenul va fi același și în alte câmpuri cu o textură diferită, sau culturi și în alte regiuni.

Pentru a se asigura că solul are calități bune de conservare a apei, este necesar să se monitorizeze umiditatea în profilul solului de la 0 la 100 cm, cel puțin în timpul sezonului agricol (înainte de semănat și după recoltare). Pentru a înțelege pe deplin umiditatea solului la diferite adâncimi, trebuie examinate și alte variabile de mediu importante, cum ar fi precipitațiile, evapotranspirația, temperatura aerului și temperatura solului.

Textura și profilul solului

Deoarece FC poate fi influențată de compactarea solului se recomandă verificarea regulată a nivelului FC pentru a evita compactarea excesivă a solului., astfel încât să se reducă la minimum scăderile volumelor de apă din sol.

Cunoscând parametrii menționați mai sus, este posibil să se adapteze tehnologia de lucrare a solului pentru utilizarea eficientă a tuturor resurselor.

În cazul unui sol cu textură argiloasă, se recomandă o lucrare de suprafață pentru a crește capacitatea de câmp a stratului de suprafață și pentru a avea un strat de sol care să permită pătrunderea lentă a apei în straturile inferioare.

Straturile inferioare ale solului trebuie să rămână intacte atâta timp cât solul are calități bune de retenție a apei, ceea ce înseamnă că acestea rețin un volum suficient de apă în limitele optime ale capacității de câmp legate de textura sa.

În cazul în care solul nu mai are o capacitate suficientă de retenție și absorbție a apei, lucru care poate fi verificat cu ajutorul senzorilor de umiditate a solului, se recomandă o afânare profundă a solului pentru a-i restabili proprietățile fizice.

În concluzie, putem spune că tehnologia/metodologia no-tillage nu este un instrument universal care poate fi aplicat peste tot. pentru a obține beneficiile atribuite acestei tehnologii/metodologii.

Pentru a beneficia în mod constant de aplicarea acestei tehnologii, este necesară monitorizarea continuă a unei serii de parametri de sol și de mediu, care sunt indicatori calitativi și cantitativi de bază ai ciclului apei în acest ecosistem.

Având în vedere toate aceste constatări, vedem că atunci când alegerea tehnologiei/metodologiei de lucrare a solului, fie că este vorba de o lucrare fără lucrare, fie de o lucrare minimă, toate considerentele de mai sus trebuie să fie luate în considerare și aplicate în funcție de proprietățile fizice ale solului, care pot varia chiar și în cadrul unei ferme. Acest lucru poate duce la realizarea unor hărți de zonare pentru cultivarea fără sau cu lucrări minime.

Acest lucru ar însemna că numai după ce se studiază în detaliu proprietățile fizice ale solului și pe întregul profil, putem identifica care este cea mai potrivită și economică tehnologie/metodologie de lucrare a solului pentru fermă.