EXCESUL DE UMIDITATE

1. Generalitati

Excesul de umiditate constituie unul din factorii limitativi ai productiei agricole.

Prin exces de umiditate se intelege acea cantitate de apa care aduce solul intr-o stare necorespunzatoare de lucrare si cultivare. Excesul determina reducerea sau chiar calamitarea recoltelor, prin stanjenirea sau intreruperea vegetatiei plantelor.

Formele de manifestare a excesului de apa pot fi: de baltire la suprafata terenului si de imbibatie in profilul solului.

In legatura cu cea de a doua forma de manifestare a excesului, se considera umiditate in exces acea marime a umiditatii care depaseste capacitatea de camp pentru apa a solului, precum si limita inferioara de plasticitate, de la care solul nu mai poate fi lucrat in vederea cultivarii.

Excesul de umiditate se clasifica dupa mai multe criterii:

din punct de vedere al sursei excesului:

- exces de natura pluviala;

- exces de natura freatica ;

- exces de alta natura: scurgeri pe versanti, inundatii, irigatii excesive, etc.

dupa durata excesului:

exces temporar sau periodic;

exces permanent.

Prezenta excesului de umiditate intr-o anumita zona cauzeaza pagube a caror marime depinde de natura si durata excesului, precum si de folosinta terenului.

Pagubele produse agriculturii de excesul de umiditate constau din:

- neexecutarea la timpul optim a lucrarilor agricole;

- scumpirea costului lucrarilor ca urmare a cresterii consumului de energie;

- calamitarea partiala sau totala a productiei agricole.

La aceste pagube se pot adauga cele provenite din deteriorarea drumurilor de acces, a infrastructurii constructiilor agricole si a altor amenajari teritoriale.

Pe langa pierderile materiale amintite, excesul de umiditate determina si efecte negative cu aspect social. Este vorba de migrarea spre zone favorabile a fortei de munca si chiar depopulari de zone din cauza productivitatii reduse din agricultura si a lipsei de rentabilitate.

In vederea inlaturarii excesului de umiditate din sol si de la suprafata solului s-au realizat, si in tara noastra, numeroase lucrari de desecare si drenaj.

Primele lucrari hidroameliorative dateaza din secolul al XIII-lea si ele au constat din asanarea unor terenuri agricole din depresiunea 'Tara Barsei'.

In intervalul l7l7 - l800 s-au redat agriculturii intinse terenuri inundabile si mlastinoase din Campia Banatului, s-au construit canale de desecare in jurul orasului Timisoara si in bazinele hidrografice ale raurilor Timis si Barzava si a inceput amenajarea canalului Bega in scop de navigatie.

Incepand din anul l847 s-a regularizat albia raului Somes si s-au efectuat lucrari in scopul desecarii terenurilor dintre Crisuri si Mures.

In secolul XX s-au executat, in vestul tarii, lucrari de refacere si completare a vechilor sisteme de indiguiri si desecari pe principiile tehnicii moderne.

Studiile si cercetarile cu privire la situatia terenurilor agricole afectate de exces de umiditate au aratat ca acestea cuprind o suprafata de 5,53 milioane de hectare, din care 2,53 milioane de hectare sunt situate in luncile inundabile ale raurilor interioare, iar 3 milioane de hectare reprezinta terenuri grele    si areale depresionare cu drenaj natural neasigurat.

Dupa datele ASAS (Academia de Stiinte Agricole si Silvice) suprafata agricola afectata de exces de umiditate se intinde pe 8,62 milioane de hectare, impartita pe diverse grade de intensitate, in functie de sursa si durata excesului si de conditiile de relief si de sol.

Potrivit acestor date suprafetele cu exces de umiditate pot fi grupate astfel :

terenuri cu exces temporar de umiditate de natura pluviala - 4,20 milioane hectare;

terenuri cu exces permanent de umiditate de natura freatica - l,97 milioane hectare;

terenuri cu exces cauzat de revarsarea raurilor sau din infiltratii prin dig sau sub dig - 2,45 milioane hectare

2. Sursele si factorii care determina excesul de umiditate

Cauzele excesului de umiditate sunt multiple si actioneaza dupa caz, individual sau asociat.

Factorii favorizanti rezida in elementele cadrului natural al zonei, la care se adauga contributia factorului antropic.

Factorii naturali care genereaza excesul de umiditate pot fi externi sau interni, ei intervenind in procesele de hidromorfism atat pe calea regimului hidric al solului, cat si pe cea a drenajului natural.

Principalii factori externi sunt cei climatici, hidrogeologici, hidrologici si geomorfologici, iar factorii interni sunt cei de natura pedolitologica.

2.l. Factorul climatic

Studiul elementelor climatice (precipitatii, temperatura, evapotranspiratie, vant, umiditate atmosferica etc.) demonstreaza efectele acestora in declansarea sau accentuarea excesului de apa din sol sau de la suprafata solului.

Precipitatiile reprezinta principala sursa a excesului de apa, atat-prin cantitatea totala anuala, cat si prin repartizarea lor sezoniera, lunara, decadala sau chiar zilnica.

La acestea se adauga o analiza a fiecarei ploi importante sub aspectul duratei, intensitatii si repartitiei.

Apele din precipitatii cazute pe sol se fragmenteaza in:

• ape care se reintorc in atmosfera prin evaporatie si transpiratie;
• ape care se infiltreaza in sol, contribuind la formarea terenurilor umezite si inmlastinite si a panzei freatice;
• ape care se scurg la suprafata terenului, concentrandu-se spre cursurile de apa.

Studiul temperaturilor se refera la valorile medii lunare si la variatia lor, de la an la an, la valorile extreme (media minimelor si maximelor), precum si la cele absolute.

Solul absoarbe radiatiile solare si le transforma in energie calorica, starea de incalzire depinzand de caracteristicile fizice ale acestuia si de gradul de umiditate.

In ceea ce priveste temperatura solului, aceasta conditioneaza aparitia si dezvoltarea culturilor.

Evapotranspiratia reprezinta consumul productiv prin transpiratia plantelor si pierderile prin evaporatie de la suprafata solului.

Daca nu exista date determinate direct asupra consumului total de apa, evapotranspiratia se poate stabili indirect, folosind diferite relatii de calcul.

Normativele tehnice indica folosirea in conditiile tarii noastre a formulei Thornthwaite.

Luand in considerare caracteristicile climatice ale tarii, ultima zonare complexa pedoclimatica facuta de Florea si colaboratorii (l988) a condus la impartirea teritoriului tarii noastre in patru zone climatice de umiditate:

calduroasa - secetoasa,

moderat calduroasa semiumeda,

racoroasa - umeda

rece - foarte umeda (tabelul l).

Tabelul 1

Principalele caracteristici ale zonelor pedoclimatice

(dupa Florea si colab. l988)

O alta zonare agroclimatica efectuata de Berbecel, l983, cuprinde trei zone: calda - secetoasa, moderata - subumeda si racoroasa - umeda, cu caracterizari cantitative a doi parametri: suma temperaturilor pozitive si precipitatiile anuale (tabelul 2).

Tabelul 2

Caracteristicile zonelor pedoclimatice (dupa Berbecel, l983)

Zona climatica	ΣT>0C	Precipitatii medii anuale, mm
I. Calda - secetoasa
II. Moderata - subumeda
III. Racoroasa - umeda

Rolul factorului climatic este determinant in aparitia excesului de umiditate.

Importanta primordiala o au precipitatiile (in special prin torentialitatea lor), care asociate cu temperatura, umiditatea aerului si evapotranspiratia pot provoca exces de umiditate in zonele climatice.

2.2. Factorul hidrologic - hidrografic

Factorii de natura hidrologica sunt reprezentati de afluxul superficial de apa atat sub forma scurgerilor de pe versanti si de pe terenuri inalte invecinate, cat si sub forma inundatiilor cauzate de revarsarea cursurilor de apa si a torentilor.

Excesul de umiditate este cu atat mai pronuntat cu cat frecventa si durata revarsarilor sunt mai mari.

Densitatea si adancimea retelei hidrografice influenteaza drenajul natural al terenurilor si implicit marimea si intensitatea excesului de apa. Astfel, o retea densa de vai torentiale favorizeaza producerea excesului, in timp ce o retea hidrografica rara determina o acumulare a apei in interfluvii cu drenaj natural nesatisfacator.

Daca reteaua hidrografica are o capacitate de transport insuficienta, cu albii adeseori colmatate sau invadate de vegetatie aceasta inunda frecvent terenul determinand formarea excesului de umiditate.

2.3. Factorul hidrogeologic

Nivelul ridicat al apei freatice temporar sau permanent reprezinta o alta sursa a excesului de umiditate.

Acest nivel poate fi influentat atat de apele din precipitatii, cat si de infiltratiile din zonele limitrofe (rauri, lacuri de acumulare, bazine piscicole, amenajari pentru irigatii).

La solurile care au un strat impermeabil situat la adancimea de 40-60 cm si chiar deasupra hardpanului, in urma topirii zapezii sau a caderii unor precipitatii abundente pot sa apara straturi de apa suprafreatica (strat freatic sezonier). Acesta nu trebuie confundat cu stratul freatic propriu-zis, masurile de prevenire si combatere fiind diferite.

Apa freatica cu nivel ridicat liber creeaza un exces de umiditate ce se manifesta prin ridicarea nivelului apei catre zona radacinilor plantelor, sau ajungand chiar deasupra nivelului terenului sub forma de luciu de apa, afectand luncile si campiile joase.

2.4. Factorul geomorfologic

Relieful si microrelieful teritoriului sunt factori dominanti in producerea excesului de umiditate.

Zonele de lunca si campie joasa caracterizate printr-un relief depresionar sau plat, cu pante mici, insuficiente pentru a asigura un drenaj extern eficient, sunt predispuse la exces de umiditate.

Nota de preponderenta a reliefului decurge din caracterul de neuniformitate a suprafetei solului. Aceasta favorizeaza stagnarea sau scurgerea apei cu viteze foarte mici, umezirea excesiva a solului si formarea excesului de umiditate, fie la suprafata solului, fie in profilul de sol.

Suprafete cu pante mici se intalnesc frecvent in lunci, campii joase, terase, campii inalte, culmi deluroase cu relief plan sau usor ondulat, unde apa provenita din ploi sau din topirea zapezilor se scurge lent, producand exces de umiditate si uneori inmlastinirea solului.

2.5. Factorul pedolitologic

Factorii interni de natura pedolitologica sunt strans legati de drenajul intern al unor soluri, determinat de textura straturilor care imprima o anume permeabilitate pentru apa.

Astfel, cu cat solul este mai argilos (mai greu), cu atat drenajul intern este mai redus, excesul de umiditate mai frecvent, cu o durata mai mare, care poate sa apara chiar si la cantitati reduse de precipitatii.

Este cazul solurilor din clasa argiluvisoluri, care au ca diagnostic un orizont B, greu permeabil, impiedicand pastrarea apei in adancime. In aceeasi situatie sunt solurile hidromorfe sau cele din clasa vertisolurilor, care datorita continutului ridicat de argila pe primii 50-60 cm ai profilului, au drenajul intern neasigurat, favorizand aparitia excesului de umiditate.

2. Factorul antropic

Acest factor poate genera, accentua sau chiar reduce excesul de umiditate.

Interventiile nerationale ale omului prin care se provoaca intensitatea excesului de umiditate sunt urmatoarele:

aplicarea unei agrotehnici necorespunzatoare, prin executarea araturilor la aceeasi adancime (formarea hardpanului) si tasarea excesiva a solului prin treceri repetate cu utilaje grele; . . .

executia sau exploatarea defectuoasa a unor lucrari hidrotehnice si hidroameliorative, cum sunt lacurile de acumulare si amenajarile piscicole, unde prin infiltrare pot influenta terenurile situate in apropiere; .

irigatii excesive fara asigurarea unui drenaj suplimentar al solului;

reducerea capacitatii de colectare si transport a albiilor naturale si a canalelor prin neglijarea lucrarilor de intretinere;

- bararea scurgerilor de suprafata catre reteaua hidrografica prin amplasarea unor ramblee de drumuri, cai ferate, diguri;

La acestea se adauga cauzele de natura agrofitotehnica reprezentate de categoria folosintelor si de intensitatea cultivarii, care pot modifica regimul de apa din sol prin consumuri specifice diferite.

3. Influenta excesului de umiditate asupra solului si plantei

Excesul de umiditate din sol si de la suprafata solului influenteaza in mod negativ atat evolutia solurilor, cat si cresterea si dezvoltarea plantelor.

Influenta asupra solului

Se manifesta prin aceea ca excesul de umiditate micsoreaza gradul de aerare a solului. Aeratia insuficienta incetineste procesele de oxidare din sol, stanjeneste activitatea microorganismelor aerobe si favorizeaza procesele bacteriene anaerobe care nu asigura descompunerea materiei organice, dand nastere la fenomene de reducere, care au ca rezultat gleizarea si pseudogleizarea solurilor.

Aceste fenomene determina compactarea excesiva a solului, compactare care micsoreaza, in mare masura, permeabilitatea pentru apa si aer a acestuia. .

Pe de alta parte fenomenul de reducere exercita o influenta defavorabila asupra compusilor asimilabili ai azotului, fosforului, fierului si sulfului, care sunt imobilizati sub forma de compusi organici insolubili in apa si deci inaccesibili plantelor.

Astfel, compusii ferici trec in compusi ferosi (prin pierdere de oxigen), fosfatii asimilabili se fixeaza sub forma de fosfati de fier, aluminiu si mangan, iar nitratii nu numai ca nu se formeaza, ci chiar dispar total, atat prin folosirea azotului nitric de catre microorganismele anaerobe, cat si prin reducerea lor pana la azot elementar.

Excesul de umiditate influenteaza in mod nefavorabil si regimul termic al solului. Astfel, solurile umede sunt mai reci decat solurile uscate din cauza evaporatiei abundente si faptului ca se incalzesc mai greu, avand nevoie de 4-5 ori mai multa caldura pentru a-i ridica temperatura cu l^oC.

Excesul de umiditate predispune solul la inghet pe adancimi mai mari, indeosebi in iernile fara zapada, precum si in timpul ingheturilor tarzii de primavara.

Din motivele aratate aceste soluri nu se pot pregati si insamanta in perioada optima, iar lucrarile de intretinere a culturilor se fac cu intarziere si de o calitate inferioara.

In concluzie, solurile cu exces de umiditate se pot identifica usor, deoarece fata de cele cu regim hidric normal prezinta urmatoarele aspecte:

sunt, de obicei, soluri grele si astructurale; la apasare sunt elastice;

- in stare uscata se intaresc formand o crusta si chiar crapaturi adanci care impiedica cresterea plantelor;

- au coeziune mare si se lucreaza greu, necesitand un consum de energie cu peste 25 % mai mare decat solurile normale; de asemenea, pe aceste terenuri circulatia masinilor agricole se face cu foarte mare greutate;

- in timpul primaverii zapada de pe aceste soluri se topeste mai greu, amanand lucrarile agricole; vegetatia este intarziata, iar culoarea plantelor devine galben - verzuie;

- deasupra terenurilor cu exces de umiditate ceata este mai densa si persista mai mult;

pe aceste terenuri se dezvolta o flora spontana, caracteristica solurilor umede (hidrofila) ca: stuful, papura, rogozul, pipirigul etc.

Influenta asupra plantelor

Excesul de umiditate este daunator plantelor nu prin el insusi, ci prin faptul ca determina in sol o aeratie insuficienta vegetatiei

Dupa cum s-a aratat, apa si aerul ocupa impreuna spatiile lacunare dintre particulele de sol. Plantele au o crestere normala atunci cand aerul si apa se gasesc in sol in raport de l/2 l/3, mai exact cand aerul ocupa 30 - 40 % si apa 60 - 70 % din volumul porilor.

Excesul de umiditate modifica acest raport in defavoarea aerului. Altfel spus, apa in exces indeparteaza aerul din porii solului si odata cu aerul, si oxigenul. Lipsa oxigenului impiedica dezvoltarea sistemului radicular al plantelor, reducand capacitatea de absorbtie a radacinilor.

Daca excesul de umiditate este permanent, iar nivelul freatic se mentine ridicat, plantele isi dezvolta un sistem radicular superficial, care exploreaza un volum mic de sol, inrautatind aprovizionarea plantelor cu elemente nutritive.

Fluctuatia nivelului freatic afecteaza si mai mult sistemul radicular, deoarece ridicarea si coborarea repetata a acestui nivel face ca respiratia radacinilor din aeroba sa devina anaeroba si invers si ca urmare in sol sa se acumuleze produse toxice.

In sfarsit, umiditatea excesiva favorizeaza atacul unor boli ale radacinilor, in special putregaiul.

4. Metode de eliminare a excesului de umiditate

Pentru eliminarea excesului de umiditate de pe terenurile agricole se folosesc urmatoarele metode :

metoda de desecare prin canale deschise, care urmareste eliminarea excesului de umiditate de la suprafata terenului;

metoda drenajului, pentru eliminarea excesului de umiditate din profilul solului;

evacuarea apei, prin scurgere la suprafata terenului si drenarea stratului radicular, care consta din aplicarea concomitenta a desecarii prin canale deschise si a drenajului;

desecarea biologica a apei in exces, care consta din folosirea de culturi si plantatii cu un consum mare de apa si cu rezistenta ridicata la excesul de umiditate;

colmatarea terenului cu nivel freatic ridicat, prin depunerea materialelor solide in zonele joase in scopul ridicarii cotei terenului si realizarii in felul acesta a adancimii de drenaj;

drenaje frontale, care constau din siruri de puturi amplasate dupa diferite scheme;

desecarea prin canale deschise, se recomanda in zonele in care excesul de umiditate este de natura pluviala. Cantitatile de precipitatii provoaca baltirea apei la suprafata terenului precum si umezirea excesiva a stratului superior al solului.

Aceasta metoda consta din rigole, santuri si retea de canale de colectare si evacuare care preiau apa in exces, eliminata din camp si o transporta in afara teritoriului amenajat pana la cel mai apropiat curs de apa natural.

In zonele in care microrelieful terenului determina un drenaj natural extern slab, iar solul are un drenaj intern neasigurat, se pot recomanda lucrari de nivelare in panta si de modelare a terenului, care imbunatatesc scurgerea apei. De asemenea se pot recomanda lucrari pentru favorizarea circulatiei apei pe verticala, cum sunt subsolajul si afanarea adanca a solului, lucrari care au rolul de a preveni o acumulare de apa in exces, fie la suprafata terenului, fie in sol, pe o durata de timp mai mare decat perioada de rezistenta a plantelor la exces de umiditate.

Drenajul se aplica in zonele cu nivel freatic la mica adancime, cu scopul coborarii si mentinerii acestuia sub stratul radicular al plantelor. Consta din drenuri orizontale, verticale si din canale deschise adanci.

In zonele fara pericol de saraturare si inmlastinire a solului, reteaua de drenuri, ca si cea de canale deschise, poate fi folosita si pentru aplicarea subirigatiei.

Evacuarea apei prin scurgere la suprafata terenului si drenarea stratului radicular, se realizeaza prin aplicarea concomitenta a celor doua solutii. Se practica pe suprafete unde excesul de umiditate are o provenienta atat pluviala, cat si freatica.

Desecarea biologica a terenurilor cu exces de umiditate, metoda cunoscuta si sub numele de biodrenaj, se bazeaza pe transpiratia ridicata a unor specii (pomicole, silvice sau chiar culturi agricole), insotita de evaporatia apei de la suprafata terenului.

Colmatarea este procedeul care consta din suprainaltarea nivelului terenului prin depuneri de pamant in mod natural (folosind aluvionarile) sau artificial (preluand material din gropi de imprumut).

Aceasta metoda devine economica atunci cand se foloseste pamantul rezultat din saparea unor canale magistrale, sau din lucrarile de regularizare a cursurilor de apa.

Drenurile frontale se prevad pentru preluarea infiltratiilor rezultate din: surse de apa cu niveluri mai ridicate decat cotele terenului supus ameliorarii.

Trebuie mentionat faptul ca pe langa masurile tehnice care se iau pentru ameliorarea solurilor cu exces de umiditate, se impun si masuri agrofitotehnice specifice, adica o agrotehnica adaptata noilor conditii create prin aplicarea masurilor hidroameliorative. Aceasta adaptare se refera la soiuri, asolamente, ingrasaminte si amendamente, la modul de executare a lucrarilor solului, la un sistem de masini agricole potrivite situatiei create si altele.