Relatiile sol - apa - planta in agricultura

relatiile sol - apa - planta

Irigatia este una dintre masurile agrotehnice importante, care poate contribui la obtinerea unor sporuri mari de productie.

Practica agricola a demonstrat ca succesul lucrarilor de irigatie nu depinde numai de folosirea celor mai moderne sisteme de amenajare si metode de udare. Perfectionarea tehnicilor de udare asigura ridicarea randamentului de utilizare a apei si reducerea necesarului de forta de munca, dar realizarea scopului final al irigatiei, sporirea productiei agricole si mentinerea sau ridicarea fertilitatii solului, nu se pot realiza fara cunoasterea aprofundata a relatiilor sol-apa-planta si, bineinteles, a celor mai noi metode de amenajare si de udare.

Irigarea la momentul potrivit, cu o cantitate corespunzatoare de apa, aplicata in functie de viteza de infiltratie, fara a favoriza scurgerile si eroziunea solului, reprezinta o conditie esentiala in obtinerea rezultatelor dorite.

Este important ca specialistii in irigatii sa posede, pe langa cunostintele legate de tehnica irigatiei, si temeinice cunostinte de pedologie, fiziologie, fitotehnie, legumicultura, pomicultura, viticultura etc., care sa le permita sa inteleaga relatiile complexe dintre sol-apa-planta in conditiile specifice ale zonei in care practica irigatia.

Aplicarea rationala a irigatiei se poate realiza in conditiile in care se cunosc proprietatile fizice si hidrofizice ale solului, formele sub care se gaseste apa in sol, aspectele legate de circulatia si accesibilitatea apei pentru plante, de cantitatea de apa pe care o poate inmagazina solul, precum si necesarul de apa al plantelor.

De asemenea, trebuie sa fie cunoscute conditiile de salinizare secundara a solului, posibilitatile de transport si concentratia sarurilor, ca urmare a circulatiei si evaporatiei apei din sol.

2.1. proprietatile fizice ale solului legate de aplicarea irigarii

Proprietatiile fizice ale solului, determina, impreuna cu proprietatiile hidrofizice, cantitatea de apa care se inmagazineaza in sol, apa accesibila plantelor, miscarea apei, viteza de infiltratie si aprovizionarea plantelor cu substante nutritive. De aceste proprietati ale solului se va tine seama la alegerea tipului de amenajare, a metodei si a elementelor tehnice de udare (I.Plesa,1979; Z.Nagy, 1982; E.Luca, 1994; L.Muntean si colab., 1995; P.Gus si colab., 1998).

2.1.1. Textura solului (compozitia granulometrica) - indica marimea si forma particulelor de sol (pietris, nisip, praf, argila), precum si proportia in care acestea intra in alcatuirea diferitelor tipuri de sol. In functie de textura, solurile se clasifica in trei categorii mari: soluri usoare cu un continut de peste 70% nisip; soluri mijlocii cu un continut de nisip de pana la 70% si argila pana la 35%; soluri grele, cu un continut de argila mai mare de 35%.

Solurile usoare (nisipoase, nisipo-lutoase) se caracterizeza printr-o capacitate redusa de retinere a apei, fiind recomandate pentru udarea prin aspersiune si prin picurare.

Solurile mijlocii (luto-nisipoase, lutoase) sunt soluri echilibrate din punct de vedere textural, pretandu-se la toate tipurile de amenajare si la toate metodele de udare.

Solurile grele (luto-argiloase, argilo-lutoase, argiloase) se caracterizeaza printr-o mare capacitate de retinere a apei, fiind greu permeabile. Irigarea unor astfel de terenuri poate conduce la baltirea apei sau la scurgeri de suprafata, implicit la degradarea terenurilor si la inrautatirea conditiilor a plantelor.

2.1.2. Structura solului reprezinta modul de asamblare a particulelor de sol in agregate. Se disting doua tipuri de structura: o microstructura a solului, reprezentata de agregate cu diametru mai mic de 0,25 mm si o macrostructura, reprezentata de agregate cu diametru mai mare de 0,25 mm.(Obrejanu 1966).

Dupa forma particulelor care alcatuiesc agregatele de sol, structura poate fi: glomerulara (grauntoasa), sistoasa, alunara, nuciforma, prismatica, bulgaroasa, columnara.

Structura solului poate fi degradata prin aplicarea nerationala a irigatiei, prin utilizarea unei ape de irigat necorespunzatoare, prin aplicarea lucrarilor solului la o umiditate ridicata etc.

2.1.3. Greutatea volumetrica (Gv), numita si greutate specifica aparenta sau densitate aparenta (Da) - reprezinta raportul dintre greutatea solului in asezarea sa naturala (G) si volumul total al probei luate in considerare (Vt), inclusiv volumul porilor.

Greutatea volumetrica se exprima in g/cm³ sau t/m³. Valorile greutatii volumetrice determinate pe orizonturi de sol, sunt utile pentru transformarea valorilor procentelor de greutate ale umiditatii in unitati de volum, transformare necesara in calcularea normelor de irigatie si normelor de udare.

Un sol relativ afanat prezinta valori ale greutatii volumetrice pana la 1,3-1,4 t/m³, un sol tasat prezinta valori cuprinse intre 1,4-1,6 t/m³ iar un sol foarte tasat, intre 1,6-1,8 t/m³.

2.1.4. Greutatea specifica (Gs), numita uneori si greutate specifica reala - reprezinta raportul dintre greutatea probei (G) si volumul particulelor solide (Vps), in asezare compacta, exclusiv volumul porilor.

Valorile greutatii specifice variaza, in general, foarte putin, de la un sol al altul, valorile medii fiind cuprinse in intervalul 2,65-2,70 g/cm³.

2.1.5. Porozitatea solului - reprezinta raportul dintre volumul solului neocupat de particulele solide (spatiile pline cu aer si apa) si volumul total al solului.

In functie de dimensiunile porilor, porozitatea (spatiul lacunar), poate fi: capilara (diametrul porilor este mai mic de 0,1-0,2 mm), in interiorul agregatelor structurale, si necapilara (pori cu diametrul mai mare de 0,2 mm), intre agregatele structurale. In general, porii capilari au rol de retinere a apei in sol, iar cei necapilari asigura aerisirea solului.

Porozitatea totala (capilara si necapilara) se determina dupa relatia:

Pt = 100 (1-)

in care:

Pt - porozitatea totala (%);

Gv - greutatea volumetrica (g/cm³);

Gs - greutatea specifica (g/cm³);

Solurile cu textura mijlocie prezinta cea mai echilibrata porozitate (cu un raport optim intre porii capilari si cei necapilari), iar solurile grele se caracterizeaza printr-o porozitate redusa.

Kacinski (citat de I.Plesa 1974) apreciaza ca porozitatea totala este excesiva daca depaseste 70%, este buna intre 55 si 60%, satisfacatoare intre 50 si 55% si nesatisfatoare in cazul solurilor sub 50%.

2.2. Formele de apa din sol

Datorita mecanismelor fizice diferite care determina miscarea si retinerea apei in sol, precum si proprietatilor diferite pe care le are apa supusa acestor mecanisme, in sol se diferentiaza mai multe forme de apa.

Se poate aprecia ca formele de apa din sol sunt diferite calitativ, dar trecerea de la o categorie la alta nu este brusca ci, in general, se realizeaza treptat.

O clasificare facuta de Briggs (citat de Obrejanu, 1966) cuprinde trei forme de apa:

Apa higroscopica - este apa strans legata de particulele solide ale solului datorita unor forte de adsorbtie, care se stabilesc la contactul dintre particulele de sol si apa. Aceasta categorie de apa este inaccesibila plantelor.

Apa capilara - este cea mai imporanta forma de apa din sol, cu implicatii directe in evolutia plantelor. Se gaseste in porii capilari ai solului si este pusa in miscare de fortele capilare care se stabilesc la contactul apa-aer.

Apa capilara este cuprinsa intre coeficientul de higroscopicitate si capacitatea de camp.

Apa gravitationala (apa libera) - este apa aflata in exces (peste capacitatea de camp), neretinuta nici de fortele de adsorbtie nici de cele capilare, ocupand porii largi ai solului, prin care se scurge in profunzime, sub actiunea campului gravitational.

Pe langa cele trei forme de apa, considerate esentiale, au fost descrise si unele forme intermediare. Astfel, apa peliculara (Lebedev, citat de Obrejanu, 1966), se afla pe pozitie intermediara intre apa higroscopica si apa capilara, fiind retinuta in sol de forte inferioare primei categorii, dar superioara celei de-a doua categorii.

O clasificare originala a formelor de apa (Rode, citat de Obrejanu, 1966), cuprinde: 1. apa de cristalizare; 2. apa in stare solida; 3. apa in stare de vapori; 4. apa strans legata; 5. apa slab legata; 6. apa libera, care la randul ei se diferentiaza in: apa pelicular-suspendata, apa suspendata din interiorul agregatelor, apa capilar-suspendata, apa gravitationala in curs de infiltrare, apa gravitationala capilar sprijinita si apa gravitationala sprijinita.

Clasificarea propusa de Rode se bazeaza pe notiunile introduse de el de apa sprijinita si apa suspendata.

Apa sprijinita este apa din franjul capilar, adica din stratul de sol situat deasupra panzei de apa freatica, in care apa se ridica prin capilaritate.

Apa suspendata este caracteristica zonelor secetoase, fiind depasita de apa freatica, aflata la adancimi mari, printr-un strat relativ uscat de sol. Apa suspendata formata in partea superioara a profilului de sol, in urma infiltrarii apei din precipitatii si a apei de irigatie, poate fi consumata de plante, iar o parte se evapora.

2.3. proprietatile hidrofizice ale solului legate de aplicarea irigarii culturilor

Cunoasterea proprietatilor hidrofizice ale solurilor pe terenurile irigate constituie o conditie de cea mai mare importanta pentru inmagazinarea si retinerea apei in sol.

Cele mai importante proprietati hidrofizice ale solului, care trebuie cunoscute in exploatarea terenurilor irigate, sunt: permeabilitatea, capilaritatea si capacitatea de retinere a apei. Scopul practic al cunoasterii proprietatilor hidrofizice este de a putea dirija mecanismul inmagazinarii apei in sol prin aplicarea unei agrotehnici specifice, in asa fel incat apa inmagazinata in sol sa fie pusa la dispozitia culturilor agricole sub forma cea mai accesibila.

Cunoasterea indicilor este necesara in tehnica irigatiei pentru calcularea normelor de udare si, in general, pentru aplicarea unui regim optim de irigare.

Valoarea indicilor hidrofizici are un caracter conventional. Cifra care indica marimea dintre proprietatile hidrofizice este constanta pentru un anumit sol, numai in anumite conditii fizico-chimice.

Orice schimbare in textura, structura sau compozitia chimica a solului, produsa prin interventia omului, ca de pilda distrugerea hardpanului prin lucrarea cu scormonitorul, intretinerea permanenta a stratului afanat la suprafata, aplicarea ingrasamintelor si a amendamentelor, are ca urmare modificarea valorilor indicilor hidrofizici (D.Muresan si colab., 1992; Z.Nagy, 1982; O.Merculiev, 1986; E.Luca, 1994; P.Gus si colab., 1998).

2.3.1. Permeabilitatea solului pentru apa

Este proprietatea solului de a permite trecerea apei prin el. Permeabilitatea solului este mai mare la inceput, descrescand treptat, pe masura ce solul se imbiba cu apa. Ea se stabilizeaza la o anumita valoare, corespunzatoare fazei cand solul saturat permite trecerea apei cu o viteza constanta.

Actionand asupra structurii si gradului de afanare a solului, permeabilitatea pentru apa poate fi dirijata in sensul dorit, ceea ce este deosebit de important in cazul terenurilor irigabile.

Araturile adanci, lucrarea cu scormonitorul, incorporarea ingrasamintelor organice si aplicarea amendamentelor de calciu, sunt principalele mijloace pentru marirea permeabilitatii solurilor grele si impermeabile.

Impregnarea solurilor nisipoase cu malul transportat de apa si de pe fundul baltilor, incorporarea unor cantitati mari de materie organica in straturi succesive, compactarea terenului cu tavalugul etc., reprezinta importante mijloace pentru micsorarea permeabilitatii solurilor usoare in agricultura irigata.

In general, solurile irigabile trebuie sa aiba o permeabilitate mijlocie pentru apa.

Daca solul are permeabilitatea prea mare, apa de irigatie se pierde fara folos in profunzime, iar daca are permeabilitatea prea mica, apa balteste la suprafata.

Infiltratia apei este un proces aflat in stransa relatie cu permeabilitatea, referindu-se doar la patrunderea descendenta a apei in sol, pe diferite cai, sub actiunea fortei gravitationale.

Viteza de infiltratie este importanta in alegerea sistemului de amenajare, metodelor de udare, elementelor tehnice ale udarii etc.

2.3.2. Capilaritatea solului

Este proprietatea solului prin care apa din panza freatica se poate ridica la o anumita inaltime datorita fortei capilare.

Stratul de sol sau subsol care contine apa provenita din panza freatica, prin intermediul fortei capilare, se numeste franj capilar.

Daca apa continuta in franjul capilar este consumata de catre plante, prin absorbtia radacinilor, sau se pierde prin evaporatie la suprafata solului, atunci apa cheltuita este inlocuita cu cantitati noi de apa ce se ridica prin forta capilara.

Capilaritatea solului se masoara in inaltimea de ridicare a apei (inaltimea frajului capilar). Ea depinde de textura solului si de cantitatea de saruri dizolvate in apa. Orientativ, pentru stabilirea inaltimi de ridicare a apei freatice, se pot folosi datele din tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.

Inaltimea de ridicare a apelor freatice prin capilaritate

(dupa O. Merculiev, 1986)

Capilaritatea este proprietatea fizica a solului de care trebuie sa se tina seama, cu prioritate, in irigatie.

Cand franjul capilar se afla aproape de suprafata solului, ca in cazul solurilor freatic umede, aportul freatic contribuie la economisirea unei cantitati apreciabile de apa de irigatie.

Aportul freatic poate insa contribui la saraturarea solului prin depunerea neincetata pe peretii capilarelor a sarurilor continute de apa freatica, de obicei mineralizata.

Contactul apei de irigatie la nivelul franjului capilar cu apa freatica saraturata are ca urmare difuziunea sarurilor in apa de irigatie si deci declansarea saraturarii si in stratul ocupat de radacini.

Capilaritatea solului are un rol important in umezirea freatica a solului, de care trebuie sa se tina seama la cultivarea plantelor in conditii de irigare.

Din punct de vedere al adancimii la care se gaseste franjul capilar se deosebesc trei situatii diferite:

a) Franjul capilar este la suprafata solului, determinand umezirea excesiva a solului sau chiar saraturarea lui in cazul cand apa freatica este mineralizata.

Este cazul solurilor cu nivel ridicat al apei freatice. Aceste soluri, prin irigare, sunt expuse saraturarii sau inmlastinirii.

b) Franjul capilar atinge stratul in care se dezvolta radacinile plantelor cultivate.

Este cazul solurilor freatic umede la care nivelul apei freatice se gaseste intre 2-3 m (in functie de marimea ascensiunii capilare).

Reducerea normelor de irigatie si impiedicarea pierderii apei in canalele de irigatie sunt masurile indicate pe aceste terenuri.

c) Franjul capilar este situat mai jos de stratul in care au ajuns radacinile plantelor.

Este cazul solurilor cu nivelul freatic la o adancime mai mare de 3-5 m si la care, datorita aportului freatic, nu apar restrictii de folosire a apei de irigatie.

In general, solurile din prima categorie nu au nevoie de irigatie, ci de drenaj, eventual de masuri pentru combaterea saraturarii.

Irigarea apare necesara pe solurile din ultima categorie cat si pe unele soluri din categoria a doua, atunci cand aportul freatic nu compenseaza deficitul de umiditate din precipitatii.

Trebuie avut in vedere ca, datorita pierderilor de apa ce au loc prin infiltratie in sistemele de irigatie, se produce o ridicare treptata a nivelului freatic, ceea ce face ca solurile din categoria a doua sa treaca in prima categorie la scurta vreme dupa introducerea irigatiei, iar solurile cu apa freatica situata la 5-10 m adancime sa treaca adeseori in categoria a doua.

Pentru prevenirea acestor situatii, urmate de cele mai multe ori, in climatele aride, de inmlastinirea si saraturarea secundara a solului, se impun masuri speciale de reducere a pierderilor de apa in sistemele de irigatie si de combatere a efectelor negative ale irigatiei, cu drenajul.

Cantitatea de apa pe care franjul capilar o pune la dispozitia plantelor trebuie avuta in vedere la stabilirea normelor de irigatie.

2.3.3. Capacitatea de retinere a apei in sol

Este proprietatea solului de a retine si de a inmagazina apa. In functie de conditiile de umezire a solului, apar mai multe trepte ale capacitatii de retinere, exprimate prin indici hidrofizici caracteristici.

In practica irigatiei intereseaza in mod deosebit doua trepte ale capacitatii de retinere a apei in sol si anume: pragul rezervei de apa inaccesibila plantelor (rezerva moarta de apa) si capacitatea de camp pentru apa.

Valorile celor doua trepte de capacitate sunt constante pe unul si acelasi tip de sol si pot caracteriza solul din punct de vedere al proprietatilor sale de retinere si de inmagazinare a apei. Ele se exprima in procente din masa solului uscat.

Limita inferioara a continutului de umiditate pana la care plantele se mai pot inca aproviziona cu apa este determinata de coeficientul de ofilire (CO).

Coeficientul de ofilire reprezinta continutul de umiditate al solului la care plantele se ofilesc, fara sa-si mai poata reface ulterior turgescenta, chiar daca sunt puse intr-o atmosfera saturata de vapori de apa.

Dupa ultimele cercetari s-a constatat ca acest coeficient de ofilire nu reprezinta un singur punct, o valoare unica, deasupra careia plantele vegeteaza normal si sub care plantele se ofilesc, ci un sir de valori, adica un interval de ofilire.

Valorile cele mai mari ale intervalului corespund aparitiei primelor semne de ofilire a plantelor, iar valorile cele mai mici, ofilirii permanente, adica mortii plantelor.

Coeficientul de ofilire reprezinta un punct conventional luat in cuprinsul acestui interval.

Valoarea coeficientului de ofilire depinde de numerosi factori, intre care cei mai importanti sunt: textura solului, continutul in humus si continutul in saruri. El variaza cu solul, iar pe acelasi sol, cu orizontul genetic. Se determina pe adancimile de 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 m.

Coeficientul de ofilire se determina: fie direct, in vase de vegetatie cu ajutorul plantelor, fie indirect, prin calcul, folosindu-se alt indice hidrofizic, coeficientul de higroscopicitate: CO = 1,5 x coeficientul de higroscopicitate.

Limita superioara a continutului de apa pana la care plantele se pot aproviziona, este capacitatea maxima pentru apa a solului.

Dar, asa cum se stie, starea de umiditate corespunzatoare capacitatii maxime nu se mentine decat foarte scurt timp in sol. Nu se mentine nici chiar starea de umiditate corespunzatoare capacitatii capilare. Umiditatea din sol care se mentine un timp mai indelungat decat capacitatea capilara, este starea denumita capacitatea de camp pentru apa a solului. Pentru irigatie este una dintre cele mai importante proprietati ale solului. Lipsa de date exacte asupra acesteia poate conduce la erori grave in aplicarea udarii in teren.

Capacitatea de camp pentru apa a solului (CC) este cantitatea de apa care a ramas in sol dupa ce acesta a fost mai intai saturat cu apa si apoi a pierdut prin infiltratie apa gravitationala si o parte a apei din capilarele mari, ajungand la un echilibru aproape durabil al umiditatii.

Aceasta treapta a capacitatii de retinere a solului nu cuprinde in sfera sa apa gravitationala, care este un timp prea scurt la dispozitia plantelor.

In conditii de irigatie, faza de echilibru a umiditatii corespunzatoare capacitatii de camp pentru apa este atins in general dupa 48 ore de la udare, cand solul a pierdut prin infiltratie normala apa gravitationala, precum si o parte din apa capilara mai usor mobila.

Valoarea capacitatii de camp depinde in primul rand de textura si structura solului si de continutul in substanta organica.

Ea variaza cu solul si, la acelasi sol, cu orizonturile genetice.

Se determina in camp pe straturi de 0,5 m; 0,75 m; 1 m si 1,5 m, dupa metoda Kacinski sau prin calcul: CC = 2,7 x coeficientul de higroscopicitate.

2.3.4. Determinarea rezervei de apa din sol

Pentru dirijarea corespunzatoare a regimului de apa din sol prin irigare, este necesar sa se urmareasca indeaproape evolutia umiditatii solului pana la adancimi de 1,50 m, in functie de sistemul radicular al culturii.

Determinarea rezervei de apa din sol se realizeaza periodic, pe orizonturi genetice si se exprima in procente din greutatea solului uscat, care pot fi echivalate in procente de volum sau in unitati de volum, m³/ha (Plesa I. si Florescu Gh., 1974), dupa relatiile:

U% (volum) = U% (greutate) Gv;

U (m³/ha) = 100 H Gv U% (greutate) sau

U (m³/ha) = 100 H U% (volum)

in care: Gv = greutatea volumetrica (t/m³)

H = grosimea stratului de sol pentru care se caluleaza umiditatea (m).

Determinarea rezervei de apa din sol se poate face dupa una dintre metodele: gravimetrica, tensiometrica, electrometrica, neutronica, picnometrica etc.

2.4. PRECIPITATIILE SI TEMPERATURA - FACTORI CARE DETERMINA NECESITATEA IRIGARII

Irigatia este o masura agrotehnica de sporire a productiei, care trebuie extinsa numai acolo unde este necesar, altfel devine neeconomica si ridica nejustificat costul produtiei.

Intre factorii care influenteaza necesitatea irigarii culturilor, un rol esential revine factorilor climatici (precipitatiile, temperatura), alaturi de factorii economici (cerinte interne de produse agricole si posibilitatile de export), de sol, planta etc.

2.4.1. Precipitatiile

Media anuala de precipitatii, caracteristica pentru o anumita regiune constituie un criteriu, insuficient insa, pentru aprecierea necesitatii irigatiei si pentru determinarea volumului de apa necesar a fi administrat prin irigatie culturilor agricole.

Se admite, in general, ca la precipitatii medii anuale sub 250 mm nu este posibila cultivarea cu succes a plantelor agricole fara irigare, iar la precipitatii intre 250-500 mm nu se pot realiza conditiile unei agriculturi intensive fara irigare. (Vl. Ionescu Sisesti, 1971; Z. Nagy si E.Luca, 1994 etc.).

Avand in vedere ca pe glob 25% din suprafata uscatului se gaseste in climat arid (cu precipitatii sub 250 mm) si 30% in climat semiarid, (cu precipitatii intre 250-500 mm), rezulta ca pe mai mult de jumatate din suprafata globului, precipitatiile atmosferice sunt insuficiente pentru a asigura o productie agricola ridicata. De aici rezulta importanta si necesitatea irigatiei ca masura radicala de sporire a productiei agricole. In tara noastra precipitatiile anuale sunt mai mici de 500 mm, pe 20% din teritoriu, ceea ce justifica necesitatea extinderii irigatiei pe aceasta suprafata.

N. Grumeza, O. Merculiev si C. Kleps (1989) au calculat pentru conditiile climatice din Campia de Vest a Olteniei nevoia de apa a diferitelor culturi agricole, exprimand-o in necesar de precipitatii anuale. Astfel, consumul total de apa (medie pe perioada 1976-1985) oscileaza in jurul valorii de 700 mm/ha la porumb si soia, intre 800-1000 mm/ha la lucerna si intre 750-800 mm la sfecla de zahar. La floarea-soarelui si cartof aeasta este de circa 600 mm/ha. In conditii obisnuite, fara irigatie, valorile sunt in general mai reduse cu circa 50%.

Rezulta ca in regiunile unde se realizeaza cantitatea anuala de precipitatii corespunzatoare necesarului culturilor mentionate, aceste culturi gasesc conditii de umiditate satisfacatoare. Dar pentru satisfacerea nevoii de apa a plantelor nu este suficient sa li se asigure cantitatea totala necesara, fiind important mai ales modul de repartizare a apei in functie de fazele de vegetatie. Plantele pot suferi de lipsa de apa chiar la medii anuale ridicate, dar nefavorabil distribuite, dupa cum cerintele fata de umiditate pot fi satisfacute chiar la medii anuale mai reduse, insa favorabil repartizate.

In regiunile in care precipitatiile sunt concentrate in anotimpul rece sau in regiunile caracterizate printr-un regim pluviometric torential, plantele nu pot beneficia de intreaga cantitate de apa cazuta si vor suferi de seceta.

Intrucat caracterizarea regimului pluviometric prin mediile anuale, s-a dovedit, cel putin in conditiile tarii noastre, ca sumara si imprecisa, Botzan si Merculiev (1954-1955) au impartit precipitatiile in: 1. precipitatii din perioada calda a anului (aprilie-septembrie), numite conventional precipitatii de vara si 2. precipitatii din perioada rece a anului (octombrie-martie), numite conventional precipitatii de iarna. Este un mijloc mai precis de caracterizare a regimului pluviometric, oferind posibilitati mai sigure de apreciere a nevoii de irigare.

Luand in considerare suma precipitatiilor de vara, regiunea de campie a tarii a fost impartita de Vlad Ionescu-Sisesti in patru zone:

a) Zona cu precipitatii de vara sub 200 mm, cuprinzand Dobrogea, baltile Ialomitei si Brailei aproape in intregime, portiuni mai reduse in sud-estul si nordul Baraganului, precum si sudul Moldovei.

b) Zona cu suma precipitatiilor de vara 200-250 mm, cuprinzand aproape toata Campia Dunarii, campia de sud a Moldovei si coltul vestic al Campiei de Vest.

c) Zona cu suma precipitatiilor de vara de 250-300 mm, ce cuprinde cea mai mare parte a campiei din vestul tarii, Campia Transilvaniei, o fasie din nordul Campiei Dunarii si o fasie in Moldova, mai redusa in sud-vest si mai extinsa in nord-est.

d) Zona cu suma precipitatiilor de vara mai mare de 300 mm, cuprinde o fasie, mai ingusta sau mai lata, la poalele dealurilor. Aceasta zona are o extindere mai mare in partea de nord-vest a Moldovei.

Un indiciu utilizat frecvent pentru caracterizarea conditiilor climatice ale unei regiuni si pentru aprecierea necesitatii irigarii culturilor de camp este reprezentat de perioada de seceta.

Prin perioada de seceta se intelege, in sens meteorologic, intervalul de cel putin 10 zile in jumatatea calda a anului si de cel putin 14 zile in jumatatea rece a anului, in care nu au cazut deloc precipitatii. In medie pe tara sunt luate in considerare 5 perioade de seceta, cu frecventa maxima in Baragan, unde media este de 7 secete pe an. Pe litoralul Marii Negre sunt semnalate 6-7 secete pe an. Numarul lor scade catre nord-vestul si nordul tarii unde numarul lor se reduce la doua sau unde sunt ani fara seceta.

Durata medie a unei perioade de seceta in tara noastra este de 18 zile, ajungand la 20 zile in Baragan si scurtandu-se spre nordul tarii.

Seceta meteorologica, asa cum s-a definit, poate avea semnificatie necorespunzatoare din punct de vedere agricol si in special la irigarea culturilor, avand in vedere ca o ploaie mai mica de 5 mm nu intrerupe de fapt o perioada de seceta fiziologica si cu atat mai mult o perioada de seceta a solului. Daca nu se tine seama de ploile mici, care efectiv nu au nici un efect din punct de vedere agricol, tabloul secetelor din tara apare mult mai defavorabil. Acest fapt trebuie luat in considerare atunci cand se apreciaza necesitatea introducerii irigatiei.

Astfel, s-a convenit sa se utilizeze ca indice climatic seceta solului sau seceta agricola, care se defineste ca intervalul de timp de cel putin 10 zile consecutive fara precipitatii mai mari de 5 mm sau succesive. Seceta solului este mai frecventa si mai mare decat seceta meteorologica.

Analizand situatia din Baragan, se constata ca numarul mediu al perioadelor de seceta a solului, ce survin in decursul perioadei de vegetatie a plantelor (jumatatea calda a anului), este de 6, cu o durata medie de 23 de zile.

Determinand durata si frecventa secetelor solului pe teritoriul agricol al tarii, se obtin nu numai date precise asupra zonelor bantuite de seceta, dar, mai ales, datele cu privire la perioada din cursul anului cand apare seceta, ceea ce are o deosebita importanta in prezicerea regimului de irigatie a culturilor agricole.

2.4.2. Temperatura

Pentru determinarea zonelor de pe teritoriul tarii cu deficit de umiditate si avizate pentru irigatie, este insuficienta luarea in considerare numai a precipitatiilor, fie ca medie anuala, fie ca medie din perioada de vegetatie a plantelor, fie sub aspectul lipsei precipitatiilor (secetele).

Deficitul de umiditate depinde si de alti factori, intre care temperatura aerului, radiatia solara si intensitatea vantului. In ceea ce priveste temperatura aerului, indicele cel mai caracteristic pentru identificarea zonelor avizate la irigatie este izoterma anotimpului de vara care are in zona de campie o amplitudine cuprinsa intre 18-22˚. Cu cat temperatura este mai mare, cu atat consumul de apa al culturilor agricole (prin transpiratie si prin evaporatie) este mai mare iar gradul de folosire a precipitatiilor mai mic. Temperaturile cele mai ridicate se inregistreaza in sudul tarii, temperaturi mijlocii in estul si vestul tarii, iar temperaturi mai coborate in nord.

Izoterma de vara de 22˚ desparte o fasie de teren in lungul Dunarii, de la Turnu-Severin la Galati, lata de 10-40 km, si o alta fasie pe malul drept al Dunarii, in Dobrogea, in dreptul baltilor Ialomitei si Brailei. Acestea sunt zonele din tara cu cea mai mare arsita, care creeaza adesea conditii defavorabile plantelor agricole, in special graului si porumbului, ale caror boabe sufera cu regularitate de sistavire, mai ales in cazul folosirii unor soiuri sau hibrizi nerezistenti la temperaturi ridicate.

Izoterma de vara de 21˚ trece prin urmatoarele localitati: Turnu-Severin, Craiova, Bucuresti, Buzau, Tecuci, impartind Campia Dunarii in doua parti aproximativ egale.

Izoterma de vara de 20˚ delimiteaza aproape toata campia vestica, mai putin portiunea de nord; formeaza cu izoterma de vara de 21˚ o fasie mai mult sau mai putin lata (de 20-60 km) in campia Dunarii, spre zona deluroasa, si delimiteaza in est toata campia sudica a Moldovei, pana in dreptul municipiului Iasi. Izoterma de vara de 20˚ se suprapune aproximativ cu linia care desparte zona de precipitatii de vara de 200-250 mm de zona cu precipitatii de vara de 250-300 mm.

Izoterma de vara de 19˚ delimiteaza nordul campiei vestice, vestul Campiei Transilvaniei, trece pe la poalele dealurilor subcarpatice in campia Dunarii si delimiteaza catre est campia nordica a Moldovei. Izoterma de vara de 19˚ desparte in nordul Moldovei zona cu precipitatii de vara de 250-300 mm de zona cu precipitatii mai mari de 300 mm.

Izoterma de vara de 18˚ infasoara zona muntoasa, delimitand catre est Campia Transilvaniei. Aceasta campie este, prin urmare, mult mai rece decat restul zonei de campie a tarii, gasindu-se intre izotermele de vara de 18˚ si 19˚.

Temperatura aerului, luata izolat, nu poate servi la precizarea necesitatii irigarii culturilor de camp, in schimb, constituie un element climatic complementar pretios al regimului pluviometric, pentru stabilirea zonelor si gradului de necesitate a introducerii irigatiei M.Botzan, 1972; I.Plesa, 1974; Z.Nagy, 1982; N.Onu, 1988; E.Luca, 1997).

2.5. PLANTA CA FACTOR IN IRIGATIE

Exploatarea rationala a sistemelor de irigatie presupune cunoasterea relatiilor sol-apa si, deopotriva, a modului cum influenteaza solul si apa dezvoltarea plantelor.

Un interes deosebit prezinta cunoasterea caracteristicilor sistemului radicular al plantelor irigate, a modului de extragere a umiditatii din sol, a consumului de apa al plantelor, a efectului nivelului de aprovizionare a solului cu apa (plafonul minim) asupra cresterii si productiei, a perioadelor critice pentru apa etc.

Aprovizionarea plantelor cu apa se face prin intermediul sistemului radicular, un rol deosebit in absorbtia apei si a substantelor nutritive avand perii radiculari care patrund printre particulele solide ale solului, stabilind un contact strans cu acestea. Datorita fortei osmotice perii radiculari extrag umiditatea din pelicula de apa care inconjoara particulele de sol.

Aprovizionarea plantelor cu cantitatile de apa necesare procesului de transpiratie este asigurata ca urmare a miscarii capilare a apei catre sistemul radicular si prin extinderea radacinilor spre zonele cu sol umed.

Pentru a asigura aprovizionarea plantelor cu apa chiar si in cazul unor perioade de seceta sau de aplicare a udarilor la intervale mai mari, este necesar sa se asigure dezvoltarea unui sistem radicular cat mai bogat si cat mai profund.

Desi tipul de sistem radicular al plantelor reprezinta un caracter ereditar, gradul de dezvoltare, masa, numarul si directia de crestere a radacinilor pot fi influentate. Apa influenteaza directia de crestere a sistemului radicular, raspandirea pe orizontala si adancimea de patrundere a radacinilor.

In general, plantele isi dezvolta un sistem radicular puternic, cand solul este aprovizionat mijlociu cu apa. Multe plante isi dezvolta un sistem radicular mai bogat si profund daca in primele faze de vegetatie rezerva de apa din sol este mai redusa (B.D.Peters, R.I.Runkles, 1967; G.Storochshnabel, 1965, citat de Vlad Ionescu Sisesti).

Daca solul este bine aprovizionat cu apa in primele faze de vegetatie, plantele nu-si mai dezvolta un sistem radicular puternic, in felul acesta udarile de aprovizionare pot frana dezvoltarea sistemului radicular in adancime. Cresterea sistemului radicular inceteaza cand umiditatea se apropie de coeficientul de ofilire.

Avand in vedere particularitatile de crestere a sistemului radicular, regimul de irigare va trebui astfel stabilit incat sa favorizeze dezvoltarea unui sistem radicular profund.

Astfel, nu se vor aplica udari in prima parte a perioadei de vegetatie, decat in anii foarte secetosi, cand umiditatea solului este foarte scazuta. In acest caz, se recomanda sa se aplice norme de udare mari pentru a umezi un strat de sol mai profind, caci altfel se favorizeaza dezvoltarea sistemului radicular numai in stratul superior al solului.

In regiunile mai umede, unde sistemul radicular se dezvolta in stratul superior al solului, este necesar ca in perioada de vegetatie sa se aplice norme de udare mai mici (Z.Nagy, E.Luca, 1994).

2.5.1. Raspandirea radacinilor si extractia umiditatii

Aplicarea corecta a udarilor necesita cunoasterea modului de raspandire a sistemului radicular in adancime si a cantitatii de apa extrasa de la diferite adancimi. Prin udare se urmareste sa se asigure umezirea solului pe adancimea de raspandire maxima a sistemului radicular.

De aceea, la calculul normelor de udare nu se va folosi adancimea maxima de dezvoltare a sistemului radicular, ci adancimea la care o planta matura isi poate extrage cea mai mare parte din apa necesara.

Pe un sol uniform, bine aprovizionat cu apa, plantele extrag 40% din umiditate din sfertul superior de dezvoltare a radacinilor, 30% din al doilea sfert, 20% din al treilea si 10% din ultimul sfert (I.Israelsen, 1965). Aceste cifre difera de la o planta la alta cu 10%. In mod normal umiditatea este consumata mai repede in partea superioara a solului din cauza ca acolo concentrarea radacinilor este maxima, iar conditiile de temperatura si aeratie sunt cele mai favorabile. In plus, evaporarea apei afecteaza indeosebi stratul superior de sol. In cazul solurilor slab aprovizionate cu apa, extragerea umiditatii este diferita, crescand procentul de extragere din adancime.

2.5.2. Accesibilitatea apei pentru plante

Solul, datorita proprietatilor hidrofizice, inmagazineaza o cantitate mare de apa, pe care o pune apoi la dispozitia plantelor.

Se cunoaste, de asemenea, ca solul nu poate pastra un timp indelungat cantitatea de apa inmagazinata la un moment dat. O parte din aceasta se pierde prin evaporare, iar alta parte se infiltreaza in adancime sub actiunea fortei gravitationale. Un procent destul de ridicat din apa inmagazinata este inaccesibila plantelor, fiind retinuta cu o forta care depaseste puterea de absorbtie a radacinilor.

Apa accesibila plantelor se afla cuprinsa intre coeficientul de ofilire si capacitatea de camp. acest interval al umiditatii din sol poarta numele de intervalul umiditatii active (CC-CO) sau intervalul activ al umiditatii si capacitatea de inmagazinare a solului pentru apa accesibila plantelor.

Cu cat intervalul activ al umiditatii va fi mai mare, adica valorile celor doua limite sunt mai departate, cu atat si capacitatea de inmagazinare a apei accesibile va fi mai mare. In aceste conditii, irigarea se desfasoara foarte favorabil, fiind nevoie de udari putine si cu norme mari.

Intervalul umiditatii active este diferit de la sol la sol, pentru ca si limitele care-l determina sunt diferite.

In tehnica irigatiei se cauta a se mentine solul la o stare de umiditate corespunzatoare unui fragment din intervalul activ: etc. din acest interval.

Cu cat umiditatea va fi mai apropiata de capacitatea de camp, cu atat plantele vor fi mai bine aprovizionate cu apa.

Trebuie sa avem in vedere ca unele grupe de plante au nevoie de o stare de umiditate mai mare, deci mai apropiata de capacitatea de camp, altele de o stare de umiditate mai mica.

In prima categorie intra ierburile, iar in a doua cerealele. Plantele tehnice au cerinte intermediare (V.Ionescu-Sisesti, 1982; Z.Nagy, 1982; N.Onu, 1988; V.Budiu, 1992; E.Luca, 1997).

2.5.3. Plafonul minim al umiditatii solului

Pentru desfasurarea normala a proceselor fiziologice, pentru a se asigura o crestere si dezvoltare optima a plantelor, solul trebuie sa aiba pe toata adancimea de dezvoltare a masei principale de radacini, un continut optim de umiditate.

Continutul optim de umiditate nu este acelasi pentru toate plantele si pe toate tipurile de sol. Plantele mari consumatoare de apa pretind mai multa apa in sol, deci un continut optim mai ridicat, dupa cum alte plante, cele cu consum mic de apa, cer un continut optim mai coborat.

Continutul optim de umiditate pentru plante se situeaza intre cele doua praguri ale umiditatii accesibile, adica in limitele intervalului activ al umiditatii.

Pentru a asigura conditii optime de viata plantelor agricole, umiditatea in sol ar trebui sa se mentina, cu ajutorul irigatiei, la continutul optim.

Tehnica actuala a irigatiei nu permite insa mentinerea continua in sol a unei umiditati optime si de aceea se recurge la stabilirea unei limite inferioare a umiditatii optime, numite plafon minim de umiditate, sub care umiditatea nu trebuie sa scada.

Este important de mentionat ca umiditatea solului, cuprinsa in intervalul activ al umiditatii, este mai putin sau mai mult accesibila plantelor, dupa cum continutul de umiditate este mai apropiat sau mai departat de limita inferioara (coeficientul de ofilire).

Cu cat umiditatea din sol scade si se apropie de valoarea coeficientului de ofilire, cu atat plantele vor cheltui mai multa energie pentru a absorbi apa necesara, avand ca urmare stanjenirea unor functiuni fiziologice, in special cele legate de crestere. Prin urmare, valoarea plafonului minim nu este aceeasi cu valoarea limitei inferioare a umiditatii accesibile.

Numeroase date experimentale au demonstrat ca plafonul minim este influentat de textura solului.

Forta de retinere a apei in sol, la acelasi continut de umiditate accesibila, difera de la un sol la altul, in functie de textura. Astfel, in cazul in care solurile contin 75% din apa accesibila, forta de retinere este de circa: 2 atm. pe solurile argiloase, 1 atm. pe solurile lutoase si 0,5 atm. pe solurile nisipoase; la 50% apa accesibila forta de retinere este de aproximativ: 4,5 atm. pe solurile argiloase, 2,0 atm. pe cele lutoase si 0,7 atm. pe cele nisipoase; pentru ca la 25% apa accesibila forta de retinere va fi: 9,6 atm. pe soluri argiloase, 4,0 atm. pe cele lutoase si 2,0 atm. pe cele nisipoase.

Pe baza rezultatelor cercetarilor experimentale se recomanda ca pe solurile grele sa se ia in considerare, la irigare, un plafon minim mai scazut, iar pe cele usoare, unul mai ridicat.

Plafonul minim, in functie de textura solului, se va calcula cu relatiile:

P.min. = CO + (CC-CO) pentru solurile grele;

P.min. = CO + (CC-CO) pentru solurile mijlocii;

P.min. = CO + (CC-CO) pentru solurile usoare.

Mentinand rezerva de apa din sol intre plafonul minim si capacitatea de camp pentru apa a solului, plantele vor avea la dispozitie, in permanenta, apa usor accesibila si un regim de aer favorabil, cuprins intre 15-40% din volumul porilor. Se asigura astfel, satisfacerea cerintelor de oxigen ale radacinilor si ale microflorei, a cerintelor de azot ale microorganismelor, cat si eliminarea bioxidului de carbon rezultat in urma proceselor biologice din sol.

Plafonul minim al umiditatii solului constituie unul dintre elementele de baza ale irigatiei.

Urmarind prin analize periodice mersul umiditatii din sol, se determina momentul udarii, atunci cand umiditatea tinde sa ajunga la plafonului minim stabilit.

Plafonul minim se exprima, ca valoare relativa, in procente de umiditate din masa solului uscat.

Valoarea plafonului minim se raporteaza la valoarea capacitatii de camp pentru apa. Exprimarea plafonului minim, ca valori relative in procente din capacitatea de camp, arata pozitia acestuia fata de limita superioara a apei accesibile pentru plante.

Aceasta reprezinta aproximativ 55-80% din capacitatea de camp.

In procente din masa solului uscat, pe diferite tipuri de sol, plafonul minim variaza intre 10-23%.

La principalele tipuri zonale de sol din Campia Baraganului, plafonul minim al umiditatii solului, in procente din capacitatea de camp, este de 56-70% la solurile usoare, de 71-73% la solurile mijlocii si de 76-80% la solurile grele (I.Plesa, 1974; Z.Nagy, 1982; D.Muresan, 1992; E.Luca, 1994).

2.6. consumul de apa al PLANTELOR irigate

Viata plantelor se desfasoara normal doar cand toti factorii de vegetatie sunt intruniti si actioneaza simultan intr-un raport optim.

Unul dintre factorii de vegetatie esentiali, care de cele mai multe ori se afla in cantitate insuficienta pentru cresterea si dezvoltarea normala a plantelor, este apa.

Regland alimentarea cu apa a plantelor prin sporirea umiditatii din sol, irigarea influenteaza asupra factorului hrana prin solubilizarea substantelor nutritive si prin imbunatatirea conditiilor de viata ale microorganismelor din sol.

Asa cum se cunoaste, apa intervine in procesele de fotosinteza, absorbtie si transpiratie. De asemenea, constituie regulatorul termic al plantei, prin fenomenul de transpiratie, si asigura turgescenta celulelor. O cultura agricola, definita printr-un anumit numar de plante la unitatea de teren agricol, adica plante in conditii de productie, consuma apa nu numai prin transpiratie (consum productiv), ci si prin evaporatie la suprafata solului (consum neproductiv).

Consumul total de apa sau evapotraspiratia unei culturi agricole este suma dintre consumul productiv in transpiratia plantelor si pierderile neproductive, prin evaporatie, la suprafata solului (M.Botzan, 1972; I.Plesa, 1974; N.Grumeza, 1979; Z.Nagy, 1982; N.Onu, 1988; L.Rieul, 1992; E.Luca, 1994).

Consumul prin evaporatia directa a apei din sol este de 2-2,5 ori mai mare decat consumul prin transpiratia plantelor, jucand un rol foarte important in bilantul de apa al culturilor agricole.

Micsorarea pierderilor de apa prin evapotranspiratie directa din sol reprezinta una dintre caile principale ale sporirii eficientei economice a culturilor irigate.

Consumul total de apa al unei culturi agricole depinde de planta cultivata si de conditiile naturale, respectiv de factorii climatici, de sol si de nivelul apei freatice, precum si de conditiile concrete ale culturii respective, de agrotehnica aplicata, inclusiv regimul de irigatie.

La cantitatile de apa consumata prin transpiratie si pierdute prin evapotranspiratie la suprafata solului se mai adauga cantitatile de apa ce se pierd prin infiltratie in straturile mai profunde ale solului, precum si apa consumata de buruieni. In conditiile aplicarii unei agrotehnici corecte, aceste consumuri sunt minime, practic neglijabile.

Consumul de apa al unei culturi agricole se exprima in m³/ha sau in mm de apa si se poate referi la toata perioada de vegetatie sau la intervale mai scurte: pe 24 ore (consum diurn), pe saptamani, decade, luni, faze de vegetatie.

In tabelul 2.2. se prezinta consumul total de apa la principalele culturi agricole, determinat in conditiile de stepa si silvostepa ale Campiei Dunarii si in zona padurilor de fag din Campia Transilvaniei (dupa O.Merculiev, 1985 si Z.Nagy, 1992).

Tabelul 2.2.

Consumul total de apa (valori orientative) la principalele culturi agricole (dupa O.Merculiev, 1985 si Z.Nagy, 1992)

In silvostepa si in zona padurilor de fag consumul total de apa este mai redus, datorita pierderilor neproductive mai mici decat in stepa.

Consumul zilnic de apa este variabil in decursul perioadei de vegetatie. La inceput este mai redus, apoi creste treptat, atingand o valoare maxima in timpul fazei critice pentru umiditate, care, de obicei, coincide cu cele mai mari pierderi prin evaporatie din sol, datorita arsitei si vanturilor din cursul verii, apoi scade treptat spre maturitatea plantei.

Marimea valorii consumului zilnic de apa este de ordinul zecilor de metri cubi la hectar.

Valorile consumului zilnic de apa la cateva culturi agricole este urmatorul: porumb 30-70 m³/ha; cartofi 20-60 m³/ha; fasole 15-40 m³/ha; sfecla de zahar 30-70 m³/ha.

Aceste valori se inregistreaza in anii normali, incepand din a doua jumatate a lunii iunie si pana la sfarsitul lunii iulie sau sfarsitul lunii august.

Cifrele au importanta practica, indicand, in limite aproximative, frecventa interventiilor cu apa de irigatie, intrucat o norma obisnuita de udare, de 600-700 m³ apa/ha, este epuizata in 10-14 zile.

Daca se raporteaza consumul total de apa al unei culturi agricole la productia obtinuta (produsul principal), se obtine un indice - coeficientul de valorificare a apei - ce poate servi pentru caracterizarea cantitativa a modului de utilizare a apei.

Coeficientul de valorificare a apei =consum total de apa (m³/ha)

productia (kg/ha)

In tabelul 2.3. sunt prezentate, in sinteza valorile coeficientului de valorificare a apei la cateva culturi agricole irigate, in diferite zone ale tarii (Z.Nagy, 1993).

Tabelul 2.3.

Valorile coeficientului de valorificare a apei la cateva culturi

agricole irigate (Z.Nagy, 1993)

Valorile mici, subunitare, ale coeficientului, indica o valorificare buna a apei si invers, valorile mari, supraunitare, indica o valorificare necorespunzatoare a apei. Se constata ca apa este valorificata mai bine in silvostepa decat in stepa, datorita pirderilor neproductive mai mici.

Pe culturi, cea mai buna valorificare a apei o are lucerna, in special lucerna in anul II, urmata de sfecla de zahar, iar cea mai slaba valorificare o are fasolea.

Prin ridicarea nivelului agrotehnic, scade treptat valoarea coeficientului de valorificare a apei, adica se imbunatatesc conditiile de valorificare a apei.

Factorii agrotehnici care contribuie la sporirea productiei si, implicit, la valorificarea superioara a apei, sunt: cultivarea soiurilor si hibrizilor cu potential ridicat de productie; aplicarea ingrasamintelor in cantitati sporite; pregatirea corespunzatoare a terenului pentru semanat; realizarea densitatii optime la semanat; perfecta intretinere a terenului pentru impiedicarea evaporatiei si a cresterii buruienilor.

Cunoasterea consumului de apa a culturilor agricole are o deosebita importanta in agricultura irigata, intrucat serveste la calcularea normelor de irigatie, la prognoza si avertizarea aplicarii udarilor.

Trebuie sa se faca distinctie intre termeni, care definesc diferite forme ale consumului de apa (evapotranspiratie):

a. Evapotranspiratia reala (E.T.R.) - reprezinta consumul de apa realizat de o cultura agricola in conditii obisnuite de aprovizionare cu apa, intalnite in natura.

b. Evapotranspiratia reala maxima (E.T.R.M.) - reprezinta consumul total de apa al unei culturi agricole in conditiile unei aprovizionari optime a solului cu apa. Acest consum (E.T.R.M.) asigura o umezire optima pentru obtinerea unei productii agricole maxime, in conditii economice.

c. Evapotranspiratia potentiala (E.T.P.) - reprezinta consumul total de apa al unei culturi agricole care formeaza un covor vegetal cu desime mare, de talie joasa, uniforma, in plina dezvoltare si dispunand de apa din abundenta.

Pentru calcularea elementelor regimului de irigare este important sa se cunoasca evapotranspiratia reala maxima (E.T.R.M.).

2.6.1. Metode pentru determinarea consumului de apa

Pentru determinarea consumului de apa, respectiv a necesarului de apa al unei culturi agricole, se folosesc metode indirecte si metode directe. Cele mai cunoscute se bazeaza fie pe coeficienti de transpiratie sau de consum, fie pe anumiti factori climatici, care se determina in mod curent in statiunile meteorologice.

Metodele din prima categorie s-au dovedit mai putin precise datorita marii variatii a coeficientilor mentionati in functie de conditiile locale, agrotehnica aplicata etc.

Limitele intre care pot varia coeficientii de transpiratie, (St. Pterfi si N. Salagean, 1972), sunt cuprinse intre limitele: 250-1000 (grau 271-639; porumb 239-495; cartof 285-575; varza 250-600 etc.).

Stabilirea consumului de apa prin folosirea elementelor climatice constituie o preocupare veche a specialistilor. Metodele folosite in acest scop se bazeaza pe determinarea temperaturii aerului, pe deficitul de saturatie sau pe umiditatea absoluta a aerului si bilantul termic.

S-au elaborat, de asemenea, formule complexe, cu participarea concomitenta a mai multor factori.

Cercetarile privind consumul de apa al plantelor au inceput la noi in tara in anul 1945, cand au fost infiintate primele campuri experimentale la Marculesti, Calarasi si Studina-Olt, sub conducerea sectiei de specialitate din Institutul de Cercetari Agronomice al Romaniei, pe baza unei tematici elaborate de M.Botzan. Ulterior s-au mai adaugat doua statiuni: Moara Domneasca si Braila, unde au fost obtinute primele date cu consum de apa si s-a elaborat metodologia de calcul a normei de udare.

Concomitent cu inceputul realizarii marilor sisteme de irigatie s-a ivit necesitatea stabilirii unor metode rapide pentru determinarea consumului de apa, a momentului udarii, respectiv pentru prognoza si avertizarea aplicarii udarilor in diferite zone climatice ale tarii. Ca urmare, reteaua de cercetare s-a extins teritorial sub conducerea I.C.I.T.I.D-Baneasa-Giurgiu (N.Grumeza si O.Merculiev) atat in zonele de stepa, silvostepa, cat si in zona padurilor de fag.

La stabilirea amplasamentului campurilor experimentale s-a avut in vedere ca acestea sa fie reprezentative pentru toate zonele pedoclimatice interesate de irigatii.

2.6.1.1. Metode directe pentru determinarea consumului

de apa

Determinarea consumului de apa dupa metoda parcelei cu regim optim de irigare sau metoda bilantului din sol.

Cea mai precisa cale pentru determinarea consumului de apa este metoda bilantului apei in parcele experimentale.

Pentru a determina consumul de apa al plantelor se stabileste cu precizie rezerva de apa din sol de la inceputul si sfarsitul perioadei de vegetatie si cantitatea de apa pe care o primeste solul din precipitatii si udari. Facand bilantul apei din sol, la intrari se trec toate sursele de aprovizionare cu apa ale solului: rezerva de apa din sol la inceputul perioadei de vegetatie, denumita rezerva initiala (R_i); suma precipitatiilor din perioada de vegetatie a plantei (P); cantitatea de apa data prin irigatie, adica norma de irigatie (M). La iesiri se trec consumurile de apa, precum si cantitatile de apa ramase in sol, nefolosita de plante: consumul de apa al culturii, (C_e+t) sau ETRM; rezerva de apa ramasa in sol in momentul recoltarii, denumita rezerva finala (Rf).

Se stabileste relatia:

Ri + P + M = C(e + t) + Rf

din care:

C(e + t) = Ri - Rf + P + M

Rezerva initiala reprezinta cantitatea de apa ce se afla primavara in sol pe adancimea luata conventional de 1,5 m (umiditatea solului in momentul insamantarii). Se determina direct, prin calcularea umiditatii solului si se exprima in metri cubi de apa/ha.

Din studiile executate in Campia Dunarii, in ultimii ani, rezulta ca in stepa moderata, fara alimentare freatica, rezerva initiala se afla sub valoarea corespunzatoare capacitatii de camp pentru apa, in medie cu aproximativ 900 m³ apa/ha, reprezentand circa 80% din capacitatea de camp a solului.

In zona trecerii de la silvostepa la zona padurilor de campie, de asemenea fara alimentare freatica, rezerva initiala a fost, ca si in cazul precedent, sub valoarea capacitatii de camp cu aproximativ 500 m³ apa/ha, reprezentand circa 90% din capacitatea de camp pentru apa. In conditiile zonei padurilor de fag, rezerva initiala de apa a solului, in medie pe 35 ani (1964-1998) a fost apropiata de capacitatea de camp (Z. Nagy si Luca, 1999).

Pe solurile cu alimentare din panza freatica, rezerva initiala se poate considera egala cu valoarea corespunzatoare capacitatii de camp a solului pentru apa.

Precipitatiile din perioada de vegetatie se iau in considerare doar daca sunt mai mari de 5 milimetri, precum si cele succesive, deoarece precipitatiile mai mici de 5 mm nu influenteaza practic bilantul de apa al solului. Insumand numai ploile mai mari de 5 mm si cele succesive, se ajunge la o reducere a precipitatiilor fata de total cu 20-30%.

Norma de irigatie se considera numai cea data in cursul perioadei de vegetatie, deci nu si udarile de aprovizionare.

Rezerva finala reprezinta cantitatea de apa ramasa toamna in sol, in momentul recoltarii, pe adancimea luata conventional de 1,5 m. Se determina si se exprima la fel ca si rezerva initiala.

Determinarea consumului de apa al culturilor agricole prin metoda bilantului de apa din sol - asa cum s-a aratat mai sus, se refera la culturile de primavara.

Pentru culturile de toamna, metoda este aceeasi, cu deosebire ca valoarea consumului total rezulta din insumarea consumului din perioada de toamna cu valoarea consumului din perioada de primavara si vara.

Cele doua componente ale consumului total se determina la fel ca si la culturile de primavara.

Determinarea consumului de apa dupa metoda lizimetrelor

Cu ajutorul lizimetrelor se determina consumul de apa al plantelor cultivate in medii izolate, amplasate direct in camp.

Lizimetrul este un bazin de forma paralelipipedica, cu suprafata de 1-4 m² si adancimea de 0,8-1,2 m, construit de obicei din tabla groasa de 3-4 mm. Intr-un colt al lizimetrului, in partea de jos, se aseaza o placa perforata. Lizimetrul se ingroapa pana la nivelul solului, intr-o parcela cultivata cu plante la care urmeaza sa li se determine consumul de apa.

Pe fundul lizimetrului se asterne un strat drenant (nisip, pietris), gros de 0,30-0,35 m, peste care se aseaza pamant in ordinea in care a fost dislocat (in ordinea orizonturilor genetice).

Alimentarea cu apa a lizimetrelor pentru mentinerea umiditatii solului la nivelul capacitatii de camp se face pe intreaga perioada de vegetatie a culturii.

Surplusul de apa, rezultat in urma ploilor sau a irigarii se colecteaza intr-un vas si se masoara.

Consumul de apa se calculeaza cu relatia:

ETRM = M + P - D

in care: ETRM este valoarea evapotranspiratiei reale maxime a culturii, pe intervalul studiat, in mm; M reprezinta cantitatea de apa aplicata prin udari (mm); P este cantitatea de apa provenita din precipitatiile cazute in interval (mm); D este cantitatea de apa drenata (mm).

Valorile corespunzatoare consumului de apa, obtinute prin metoda lizimetrelor, sunt artificializate datorita cultivarii plantelor intr-un volum de sol si mai ales, alimentarii cu apa in exces. Este necesar, prin urmare, sa se corecteze rezultatele, prin folosirea unui coeficient (K) rezultat din raportarea consumului de apa obtinut prin metoda parcelei, la consumul de apa masurat prin lizimetre.

2.6.1.2. Metode indirecte pentru determinarea consumului de apa

Determinarea consumului de apa cu ajutorul evaporimetrului BAC clasa A

Evaporimetrul BAC clasa A este format dintr-un vas cilindric din tabla galvanizata, cu diametrul interior de 1,20 m si inaltimea de 0,25 m. In interior este prevazut cu un cilindru (pentru linistirea eventualelor valuri), folosit la masurarea nivelului apei, cu ajutorul unui dispozitiv special sau al unei rigle gradate (in mm).

Evaporimetrul se amplaseaza pe o platforma de nisip, peste care se pune o foaie de placaj de forma circulara si un gratar.

Suprafata de 15/15 m din jurul evaporimetrului se cultiva cu ierburi perene, in permanenta verzi, care se tund la o inaltime egala cu a evaporimetrului.

Citirile se fac zilnic, de regula dimineata la ora 8.

Odata cu inaltimea stratului evaporat se determina si precipitatiile.

Consumul de apa al plantelor, determinat pentru fiecare zona agricola, raportat la cantitatea de apa evaporata, conduce la obtinerea unor coeficienti de corectie ai evapotranspiratiei. Prin inmultirea coeficientilor de corectie medii, specifici fiecarei plante, cu valoarea evaporatiei din BAC, se obtine valoarea consumului de apa a plantelor, folosit in calculele de bilant.

Cercetarile intreprinse au evidentiat o corelatie foarte buna intre cantitatea de apa consumata de plante si cea evaporata, fapt care se reflecta in valorile coeficientului de corelatie in functie de planta, care sunt apropiate de 1,0 (fasole, cartof, piersic 1,0; lucerna, sfecla 0,95; porumb, vita-de-vie 0,85; mar 1,05). Pentru precizarea si mai buna a coeficientilor de corectie in diferite zone pedoclimatice, la ora actuala se fac cercetari ample la multe din statiunile de cercetari si productie din tara noastra.

Pentru ca fermierii sa poata utiliza metoda, se transmit zilnic valorile cantitatilor de apa evaporata, precum si evaporatia cumulata.

Determinarea consumului de apa cu evaporimetrul BAC Colorado.

Metoda este asemanatoare cu cea a evaporimetrului BAC clasa A. Evaporimentul BAC Colorado este un aparat simplu, de forma patrata, cu latimea de 0,2m.

Determinarea consumului de apa cu evaporimetrul Piche.

Metoda este larg raspandita, mai ales in Franta, datorita fidelitatii masuratorilor si simplitatii sale.

Evaporimetrul Piche consta dintr-o eprubeta gradata, asezata pe un suport, precum si o rondela de hartie de filtru cu diametrul de 3 cm. Eprubeta se umple cu apa, se fixeaza hartia de filtru si se aseaza cu gura in jos intr-un adapost meteorologic obisnuit. Cantitatea de apa evaporata prin intermediul hartiei de filtru se citeste direct pe eprubeta.

Pentru verificarea metodei, s-au efectuat in paralel determinari ale evaporatiei cu aparatul Piche si ale consumului de apa, prin metoda directa, pentru principalele culturi irigate. Datele au fost folosite la stabilirea coeficientilor de corectie, in functie de cultura, zona climatica, perioada de vegetatie si tipul adapostului. De obicei, aceasta metoda da valori excesive in perioadele aride si mai mici in cele umede. Valorile evaporatiei sunt influentate de tipul de adapost si de modul de amplasare, fiind necesara utilizarea coeficientilor de corectie.

Pentru a stabili momentul de udare este necesar ca in perioada de vegetatie sa se faca un bilant, in care la intrari se vor inregistra precipitatiile mai mari de 5 mm, iar la iesiri cantitatea de apa evaporata, inmultita cu coeficientul de corectie.

Cantitatea de apa evaporata se poate inregistra zilnic sau la 2-3 zile. Periodic este mai bine sa se verifice datele obtinute si prin determinarea rezervei de apa din sol. De asemenea, se va efectua o determinare la inceputul perioadei de vegetatie, pentru a stabili rezerva initiala din sol.

Determinarea consumului de apa dupa metoda Thornthwaite.

Metoda se bazeaza pe corelatia dintre consumul de apa al unei culturi si temperatura aerului.

In urma unor studii efectuate in conditiile tarii noastre (M.Botzan si O.Merculiev, 1966; I.Plesa si Gh.Florescu 1974; I.Plesa si colab., 1979; N.Grumeza, O.Merculiev si C.Kleps, 1989) se ajunge la concluzia ca rezultatele obtinute pe baza formulelor in care intra ca element de calcul temperatura, se apropie in mod satisfacator de rezultatele obtinute in campurile de cercetare. Calculul evapotranspiratiei se face dupa o formula elaborata de Thornthwaite:

ETP = 160 K_L K_P ()^a

in care:

ETP- este evapotranspiratia potentiala (transpiratie + evaporatie in conditii de umiditate optima in sol), lunara in cm;

K_L- coeficientul de corelatie al ETP in functie de latitudine;

K_P- coeficientul de corelatie al ETP in functie de planta;

t- temperatura medie a lunii pentru care se calculeaza consumul in ˚C;

I- este suma celor 12 indici lunari (i) rezultati din formula    i = (

tn- temperatura medie lunara multianuala in ˚C;

a - exponent in functie de indicele termic.

Determinarea consumului de apa dupa metoda Blaney-Criddle (modificata de F.A.O.)

Metoda se bazeaza, in determinarea evapotranspiratiei, pe factori geografici si climatici.

Formula originala 'Blaney-Criddle' a fost dezvoltata, incepand din anul 1950, in zona arida a SUA, pentru a estima evapotranspiratia potentiala pe o perioada determinata, tinandu-se seama de temperatura medie a perioadei luate in studiu si orele de stralucire a soarelui. In forma initiala, metoda era adecvata doar zonelor aride si semiaride. In regiunile inalte, cu temperaturi diurne scazute, precum si in regiunile ecuatoriale, cu variatii minime ale temperaturilor diurne, nu se recomanda utilizarea formulei originale 'Blaney-Criddle'.

Prin modificarea si adaptarea formulei de baza, metoda poate fi extinsa si in alte zone. Astfel, evapotranspiratia maxima (ETM) pentru o anumita perioada, poate fi determinata dupa formula:

ETM = K (0,46 t + 8,13) p

in care:

K- coeficientul de corectie, in functie de stadiul de dezvoltare a culturii si de temperatura medie (t);

t- temperatura diurna (in ˚C) din perioada luata in studiu (de obicei o luna);

p- procentul orelor diurne din perioada luata in studiu, raportat la numarul mediu de ore diurne pe an.

Valorile temperaturii diurne medii se pot determina dupa formula:

t_m=

in care:

t_m    - temperatura diurna medie (˚C);

t_max    - temperatura diurna minima (˚C);

Z - numarul de zile ale perioadei luate in studiu.

Alte metode folosite pentru determinarea consumului de apa.

Literatura de specialitate citeaza o multitudine de metode de determinare indirecta a consumului de apa, bazate pe unul sau mai mai multi factori climatici.

Intre altele, amintim metodele: Penman, Bouchet, Makking, Van Bavel, Noffsinger - bazate pe bilantul termic sau radioactiv; Kruse, Hedke, Lowry-Johnson, Klatt, Seleaninov - bazate pe valorile temperaturii aerului; Papadakis, Harson, Alpatiev, Ivanov, Hamon - bazate pe deficitul de saturatie a aerului; Mayer-Tihomirov, Budagovski, Turc, Janert, Hargreave - bazate pe mai multi factori climatici etc.