AgrochimiaSCURT ISTORIC AL DEZVOLTRII CONCEPIILOR AGROCHIMICE

"Singurul mijloc de a privi n viitor este acela de a studia trecutul, a cunoate prezentul i apoi de a extrapola" (Albert-Szent Gyorgy, 1967 )

n general istoria tiinei poate fi mprit n 3 perioade: tiina din epoca antic, tiina din epoca clasic i tiina modern, contemporan. n domeniul agrochimiei ca i n celelalte domenii ale tiinelor se pot distinge concepii din epoca antic, din cea clasic i din cea modern contemporan

Concepii din perioada anticAceste concepii se bazeaz mai ales pe observaia, ncredere absolut n simuri i raiunea uman. Chestiunile care depeau simurile puteau fi rezolvate prin raionament.Agricultura constituia n antichitate principala ndeletnicire, iar preocuprile acestea erau foarte preuite, fapt ce se constat i dintr-o seam de opere scrise care tratau problemele practice ale cultivrii plantelor i creterii animalelor.

Concepii din perioada anticCel mai vechi manual de agricultur, Krishna Sandraha, scris n limba sanscrit, cu circa 3000 de ani n urm, cuprindea indicaii asupra pregtirii i folosirii gunoiului de grajd i a dejeciilor animalelor.Celii, cu cteva secole naintea erei noastre, cunoteau influena favorabil a marnei i a varului asupra mbuntirii condiiilor de fertilitate.La grecii antici, se cunosc peste 50 de autori care au scris lucrri legate de agricultur. Dintre acestea reinem pe cele ale lui Aristotel (384-322 .e.n.), din care rezult c plantele ar lua din pmnt hrana n aceleai forme n care se afl n corpul lor, concepie care s-a pstrat timp ndelungat i a stat la baza teoriei nutriiei plantelor cu materia organic din sol.

Concepii din perioada anticLa romani, sunt cunoscute numeroase lucrri, ca de exemplu cele ale lui Collumella (sec.1 .e.n.) de la care a rmas un tratat n 12 volume intitulat "De re rustica" din care rezult c romanii foloseau pentru ridicarea fertilitii solului: cenua, varul, marna, gunoiul de grajd, compostul i ngrmintele verzi.La arabi, n cartea "Kitab el Felahah" (Tezaurul agriculturii) ca i la chinezii, indienii, la vechii locuitori ai Americii (azteci, incai, maya) se gsesc numeroase indicaii privitoare la sporirea produciei vegetale prin folosirea gunoiului, fecalelor, compostului,etc.

Concepii din perioada anticPe baza observaiilor a fost emis o ipotez vag asupra "grsimii pmntului" (terae adeps), care sporete prin utilizarea ngrmintelor. Aceast ipotez asupra "grsimii" pmntului s-a pstrat la diferite popoare ca i la poporul nostru i ea a constituit germenul teoriei "nutriiei plantelor cu humus", aprut mult mai trziu, nsi denumirea de "ngrminte" are la baz aceast teorie. Nivelul cunotinelor din aceast epoc nu a permis ns o explicaie teoretic a nutriiei i ngrrii plantelor.

Concepii din perioada tiinei clasiceStiina clasic se bazeaz pe observaie, experiment i pe introducerea n interpretare a matematicii.Din aceast perioad merit a fi reinute "concepiile chimice", care aduc studiul solului i al fertilitii pe un trm tiinific. ncep s se aplice metode experimentale i s se fac analize chimice, ceea ce permite elaborarea unor concepii mai juste despre nutriia plantelor i fertilitatea solului. Se pot cita lucrrile lui J.B.Van Helmont (1577-1644), a lui B.Palissy (1510-1589), a lui I.R.Glauber (1604-1668), a lui G.J.Vallerius (1709-1785),a lui A.L.Lavoisier (1745-1794), J.Senebrier (1742-1809).

Concepii din perioada tiinei clasiceTeoria lui Albrecht Thaer asupra nutriiei plantelor cu humusAceast teorie ncearc s fac legtura dintre potenialul de producie a solurilor i observaia c resturile organice introduse n sol i mresc fertilitatea. Fondatori ai acestei teorii pot fi considerai A.Thaer (1752-1828) i J.Burger (1773-1842). Dup aceast teorie substanele minerale din sol ar avea un rol indirect, acela de grbire a descompunerii humusului, pe cnd fertilitatea solului depinde n ntregime de coninutul n humus, care este singura substan care poate servi ca hran. Aceast teorie, care nu a luat n considerare aportul azotului din materia organic, din gunoiul de grajd, a stat la baza teoriei "istovirii solului" i a refacerii fertilitii prin asolament.

Concepii din perioada tiinei clasiceNumeroase alte lucrri, ca cele ale lui T.Saussure (1767-1845), a lui J.B.Boussingault (1802-1887), privitoare la nutriia plantelor cu azot i carbon, aduc o serie de date tiinifice care se opun teoriei nutriiei plantelor cu humus.Boussingault ajunge la concluzia c substanele cele mai hrnitoare pentru plante sunt acelea care conin azot, iar plantele mari consumatoare de azot istovesc solul cel mai mult. Pentru restabilirea echilibrului nutritiv el propune ca prin gunoi de grajd s se introduc n sol cantitatea echivalent de azot care a fost ridicat cu recolta. Boussingault opune aadar teoriei nutriiei cu humus pe cea a nevoii plantelor n azot i a restituirii lui prin ngrminte.

Apariiei unor concepii agrochimiceTeoria nutriiei minerale a lui Justus Von Liebig (1803-1873)In aceast teorie se gsete pentru prima dat ideea reglrii contiente de ctre om, a schimbului de substane n natur. Liebig critic teoria nutriiei plantelor cu humus sub toate aspectele, precum i concepiile unor fiziologi ai vremii care susineau c plantele ar lua carbonul din sol i nu din CO2 din atmosfer.Procesele de nutriie, cretere i dezvoltare a plantelor ncep s fie tratate mult mai complex, prin prisma relaiilor sol-plant-ngrmnt-microorganism.

Legea aciunii factorilor de vegetaie a lui E.A.Mitscherlich (1874-1956)Mitscherlich, n 1909, face prima corelaie ntre creterea plantelor i factorul de nutriie - ngrmntul. Consider c recolta este rezultatul aciunii comune a mai multor factori, ns fiecare din ei acioneaz independent i c prin urmare recolta crete odat cu intensificarea factorului de vegetaie; ns sporurile nu sunt proporionale cu creterea acestui factor, ci sunt din ce n ce mai mici, fiind proporionale cu diferena dintre recolta maxim posibil (A) i recolta actual (y), adic A-y.

Legea aciunii factorilor de vegetaie a lui E.A.Mitscherlich (1874-1956)Rezult c recolta maxim este o limit, de care ne apropiem prin sporuri de recolt din ce n ce mai mici. Mitscherlich a exprimat matematic aceast legtur prin relaiax dy/dx (A-y).c n care:dy creterea variabil a recoltei (sporul de recolt) n funcie de doza variabil x de ngrmnt;dx doza variabil de ngrmnt; A recolta maxim teoretic; y recolta actual; c coeficient de proporionalitate.x expresia matematic a legii probabilitii y = A(1-10-cx)

Ax1x2x3x4x5x6

Diagram1

sporul de recoltaingrasamantul

10

20

27

30

32

31

Dozele de ingrasamant (x)

Sporul de recolta

Legea actiunii factorilor de vegetatie a lui Mitscherlich

Foaie1

ingrasamantulsporul de recolta

x150A-y110

x2100A-y220

x3150A -y327

x4175A-y430

x5200A-y532

x6225A-y631

Foaie1

Dozele de ingrasamant (x)

Sporul de recolta (A-y)

Legea actiunii factorilor de vegetatie a lui Mitscherlich

Foaie2

Foaie3

Legea aciunii factorilor de vegetaie a lui E.A.Mitscherlich (1874-1956)Aceast corelaie, care deriv din expresia matematic a legii probabilitii, de la care prin logaritmare se obine urmtoarea relaie:

log (A - y) log A cxpermite, n ipoteza emis de Mitscherlich, posibilitatea calculrii dozelor de ngrminte.

Legea aciunii factorilor de vegetaie a lui E.A.Mitscherlich (1874-1956)La doze mari de ngrminte se constat o inhibare a creterii, efect pe care Mitscherlich l-a notat mai trziu cu coeficientul k pe care l-a introdus n relaia anterioar, dndu-i o nou expresie.Calculul dozelor de ngrminte pentru producie, cu ajutorul acestei relaii s-a dovedit a nu fi conform cu realitatea, pentru c nu ine seama de intercondiionarea factorilor, de ierarhizarea lor. Totui, modul original de interpretare reprezint prima ncercare care a strnit mult interes pentru stabilirea legturii matematice dintre creterea plantelor i aplicarea ngrmintelor.

LEGILE GENERALE ALE SPORIRII SAU MENINERII STRII DE FERTILITATEn decursul dezvoltrii tiinei i acumulrii de date, diferii cercettori au cutat s sintetizeze anumite adevruri sub forma unor principii sau legi ale fertilitii.

1.Legea egalei importane a factorilor de vegetaie n lucrrile lui Ion Ionescu de la Brad (1818-1891), Wiliams (1863-1939)Aceast lege se formuleaz astfel: toi factorii de vegetaie sunt la fel de necesari i prin aceasta, importani n egal msur, indiferent de raportul cantitativ cu care fiecare intervine n procesul de cretere i dezvoltare a plantelor, iar neglijarea unuia dintre ei poate s aib consecine negative asupra creterii i dezvoltrii plantelor, precum i a recoltelor finale.

Legea egalei importane a factorilor de vegetaien practic, satisfacerea acestei legi ntmpin dificulti care nu ntotdeauna pot fi nvinse cu uurin. De exemplu, satisfacerea cerinelor n unele elemente nutritive (azot, fosfor, potasiu, mangan, etc.) se poate face mai uor dect ntr-un alt factor de vegetaie cum este apa (care necesit investiii mai mari n amenajrile pentru irigaii). La una i aceei plant, n aceleai condiii de sol, cu aceeai agrotehnic, recolta poate s varieze de la un an la altul datorit modificrii factorilor climatici. Astfel, n anii cu nebulozitate mai puternic, ntruct procesul de fotosintez este stnjenit, se micoreaz i eficiena ngrmintelor, chiar dac exist o bun aprovizionare cu ap.

2. Legea interdependenei i condiionrii reciproce a factorilor de vegetaie Enunat astfel: toi factorii de vegetaie sunt n interdependen unul cu altul i condiionare reciproc.

Legea interdependenei i condiionrii reciproce a factorilor de vegetaieNeglijarea unuia, precum i intervenii unilaterale asupra unui factor poate s aib consecina nefavorabile asupra creterii i dezvoltrii plantelor i recoltei finale.Factorul ngrmnt se intercondiioneaz i cu ali factori de vegetaie, cu apa (irigaii), cu temperatura solului i a aerului, precum i cu intensitatea luminoas.

3. Legea nesubstituirii factorilor de vegetaie Este formulat astfel: nici unul din factorii de via ai plantelor nu poate fi nlocuit printr-un alt factor.

Legea nesubstituirii factorilor de vegetaie Recolte mari i stabile se obin numai dac planta este asigurat simultan cu toi factorii de vegetaie (lumin, cldur, ap, substane nutritive, etc.). Fiecare element nutritiv are n metabolismul plantei un rol specific i n acest rol nu poate fi nlocuit de nici un alt element.

4. Legea completrii ( restituirii ) elementelor nutritive uor accesibile luate cu recolta Necesitatea completrii formelor uor accesibile rezult din consumul elementelor nutritive extrase de plante odat cu recolta.Enunarea dat de Boussingault (1802-1887) ca lege a restituirii elementelor nutritive luate cu recolta, n special pentru restabilirea echilibrului nutriiei cu azot. In cazul restituirii (completrii) trebuie avute n vedere elementele uor accesibile care se ridic odat cu recolta, cele care se pierd prin levigare ( nitrai, calciu i magneziu), ca i cele care trec n forme greu asimilabile (bor, fosfor, zinc), ca urmare a unui aport excesiv de ngrminte sau de amendamente, sau a modificrii unor nsuiri fizico-chimice (pH, capacitate tampon, etc.).

Legea completrii ( restituirii ) elementelor nutritive uor accesibile luate cu recolta. Aceast lege de fapt enun necesitatea meninerii unei anumite stri de fertilitate, a unui anumit raport ntre ionii din soluie corespunztor potenialului genetic al soiurilor cultivate.Analiznd aceste situaii, de la caz la caz, pentru restabilirea fertilitii la un anumit nivel, este necesar ca prin ngminte s se restituie de fapt formele uor accesibile, att cele ridicate odat cu recolta, ct i cele care s-au imobilizat sau au fost levigate.

5. Legea minimului i a maximului. Formulat ca dou legi separate, a minimului i respectiv a maximului, reprezint de fapt dou aspecte opuse ale aceleiai probleme, care trebuie neleas n sens dialectic, dup care unitatea trebuie privit n diversitatea ei.

5a). Legea minimului formulat de Hellriegel (1831-1895)Arat c " dac una din condiiile de via (ap, hran, lumin, temperatur) lipsete, atunci recolta este egal cu zero ". Din punct de vedere practic rezult c la insuficiena unui element recolta se poate plafona, chiar dac se mresc dozele de ngrminte de celelalte elemente nutritive (ex.azot).

Reprezentarea grafica a legii minimului formulat de LiebigMrimea recoltei este determinat de factorul care se gsete n cea mai mic cantitate fa de nevoile plantelor.apluminNPapKO2CO2Nivelul recoltei

5b). Legea maximului formulat de E. Wollny Enun: " dac una din condiiile de via exist n mod natural n cantitate deplin (maxim), de ex. 100% ap, lumin, cldur, hran ( soluii nutritive saturate), atunci recolta este zero". Similar cu ceea ce s-a spus la legea minimului, i excesul unui element poate s stnjeneasc nutriia i s reduc eficiena altor elemente nutritive.

Legea minimului i a maximului.Intre legea minimului i legea maximului exist o strns corelaie, ntruct atunci cnd unul dintre elemente se afl n maxim (exces) implicit altele rmn n minim, ceea ce duce la concluzia practic c att insuficiena, ct i excesul de elemente se repercuteaz n creterea i dezvoltarea plantelor.

6. Legea echilibrului nutritiv sau legea optimului (G. Liebscher). Pentru obinerea de recolte sporite este necesar ca n sol s existe un anumit raport ntre elementele nutritive i o anumit concentraie a lor.Nutriia nu este echilibrat atunci cnd concentraia n unul sau mai multe elemente sau raportul dintre ele se afl n afara anumitor limite. Acest dezechilibru duce la tulburri fiziologice, ce se manifest prin scderea recoltei, carene, toxicitate (exces), sensibilizarea organismului la boli i atacuri de ageni fitopatogeni.

7. Legea echilibrului dintre diferite organe ale plantelor. Valoarea tehnico-economic a recoltei este dat de diferite pri sau organe ale plantei la care se adaug i aspectul calitativ care privete coninutul n proteine, hidrai de carbon, lipide, vitamine, sruri minerale etc. Raportul s fie n favoarea sistemului radicular, fie n cea a prilor vegetative aeriene care, n final, se rsfrng asupra calitii i cantitii prii comercializabile. Acest echilibru se poate stabili pe mai multe ci i se refer la cantitile i raportul dintre ngrmintele folosite ( N, P, K).

8. Legea fertilitii crescnde a solului. O seam de cercetri ( Wiliams, 1938, Prianinicov, 1948, i alii) au demonstrat c n cazul aplicrii raionale a ngrmintelor, atunci cnd toi factorii de vegetaie sunt n optim, recolta poate crete relativ continuu, fr ca solul s sufere (combate legea fertilitii descrescnde a solului -dup care fiecare intervenie succesiv i echivalent ( a doua doz de ngrmnt) are totdeauna un efect mai mic dect intervenia precedent (prima doz) ).

9. Legea ierarhizrii (prioritii) factorilor de vegetaie In condiiile agriculturii intensive se desprinde un nou concept, o nou lege, cea a ierarhizrii (prioritii) factorilor de vegetaie, care poate fi formulat astfel: "n caz de restricii a unor factori de vegetaie (apa, hrana, lumina, temperatura etc.) se creeaz o anumit ierarhizare a importanei lor pentru creterea i dezvoltarea plantelor, corespunztor evoluiei filogenetice i a condiiilor mediului ambiant (D. Davidescu, 1984)

9. Legea ierarhizrii (prioritii) factorilor de vegetaie Aceast lege a ierarhizrii factorilor de vegetaie nu se suprapune nici cu legea egalei importane a factorilor de vegetaie i nici cu cea a minimului, chimizarea fiind o component principal n agricultura intensiv, unde acioneaz ndeosebi legea ierarhizrii factorilor de vegetaie.

Legea ierarhizrii (prioritii) factorilor de vegetaie Dac facem abstracie de factorul fitoclimatic (temperatur i intensitatea luminoas) atunci primul factor restrictiv al produciei n agricultura intensiv l constituie apa. In caz de deficit de ap, nici ceilali factori de vegetaie care pot fi n optim nu acioneaz.

Legea ierarhizrii (prioritii) factorilor de vegetaie Al doilea factor restrictiv l constitue substanele nutritive, pe care planta le ia din sol sau din ngrmintele adugate. De exemplu, pentru fiecare ton de porumb sau gru boabe planta ridic din sol, n medie, 25 kg azot, 12 kg fosfor i 30 kg potasiu.Dac planta are ap n cantitate ndestultoare dar nu are hran suficient, ea se adapteaz n ceea ce privete producia la restriciile impuse de acest factor i nu atinge potenialul genetic de producie.

Legea ierarhizrii (prioritii) de factorilor de vegetaie In al treilea rnd, ca factor restrictiv al realizrii de producii ridicate urmeaz nsuirile fizice i hidrofizice ale solului. Un sol cu nsuiri fizice nefavorabile (compact, nedrenat, neaerat) nu permite valorificarea apei i a ngrmintelor, chiar dac acestea se gsesc n cantiti corespunztoare.

Legea ierarhizrii (prioritii) de factorilor de vegetaie In al patrulea rnd, se situeaz ca factor restrictiv al realizrii produciilor mari "capacitatea (potenialul) productiv a soiului" sau a varietii hibride.

Legea ierarhizrii (prioritii) de factorilor de vegetaie In al cincilea rnd se situeaz combaterea buruienilor i duntorilor.Din aceast succint ierarhizare, se constat c i n cazul chimizrii agriculturii, dei teoretic toate verigile de chimizare sunt la fel de importante, n realitate exist o anumit ierarhizare n ceea ce privete prioritatea de intervenie, i anume:ngrminte erbicide insecticide fungicide

10. Legea autoreglrii biologice a culturilor agricoleAtunci cnd tehnologia de cultur nu asigur cerinele nscrise n codul genetic al plantei, planta citete condiiile vitrege i se reprogrameaz la condiiile minime numai pentru perpetuarea speciei.

Legea autoreglrii biologice a culturilor agricoleFa de acest comportament al unor colectiviti de plante se poateformula urmtoarea lege a autoreglrii biologice:Cnd prin tehnologia de cultur unei comuniti de plante nu i se asigur cerinele fa de factorii de mediu nscrise n codul genetic, privitoare la aprovizionarea cu ap, hran, aer, bioxid de carbon, lumin, cldur, densitate, spaiu de nutriie, atunci aceast comunitate de plante, care prin sensorii biologici sesizeaz condiiile ce le are la dispoziie prin factorii naturali sau prin tehnologia de cultur aplicat, i autoregleaz prin procese de conexiune n mod etapizat, creterea, dezvoltarea, fotosinteza, transpiraia, indicele foliar, recolta, la condiiile existente astfel nct s-i asigure perpetuarea speciei, chiar dac face un singur bob.(Davidescu D. i Velicica Davidescu , 1988).

11. Legea moderrii aciunilor Dup cum a enunat Le Chatelier, de o manier mai general legea lui Vant'Hoff, se poate spune c toate modificrile n intensitate ale unui factor care condiioneaz echilibrul unui sistem, favorizeaz o reacie care se opune la aceast modificare. Cu alte cuvinte, toate aciunile exercitate asupra unui sistem tind s produc o reacie care se opune variaiei produse de factorii n cauz, n aa fel c aciunea se manifest din ce n ce mai moderat sau se anuleaz.

11. Legea moderrii aciunilor Aceast lege a moderrii aciunilor ntreprinse asupra factorilor de vegetaie, se manifest mai puternic n tehnologiile culturilor intensive.Cnd se intervine simultan asupra mai multor factori de vegetaie se manifest i aciunea sinergic (de ntrire a aciunii pozitive), dar i antagonic (de micorare a aciunii dintre elementele nutritive).

12.Unitatea legilor tiinifice ale sporirii i meninerii fertilitii solului. Toate aceste principii, legi sau legiti privind caracterizarea strii de fertilitate alctuiesc un tot unitar. Nutriia nu poate fi dirijat prin msuri fragmentare, ci ntotdeauna problemele trebuie studiate n ansamblu i acionat n complex asupra tuturor factorilor pentru a obine rezultate satisfctoare.

TEORIA SISTEMELORx I EVALUAREA FERTILITII x Noiunea de sistem n sens larg este una din cele mai cuprinztoare idei din domeniul gndirii umane (Zadeh) si reprezint un ansamblu de elemente, materiale sau abstracte, legate ntre ele prin forme de interaciune sau interdependen care fac ca sistemul s se comporte ca un tot, fa de sistemele nconjurtoare.

TEORIA SISTEMELOR I EVALUAREA FERTILITIIAbordarea sistemic a tehnologiilor moderne constituie din punct de vedere dialectic, expresia tiinifico-metodologic a conexiunii generale. Dac unele msuri tehnologice nu dau ntotdeauna rezultatele scontate, aceasta se datorete i faptului c se neglijeaz un aspect esenial, acela al organizrii materiei vii ntr-un sistem riguros ierarhizat, n sisteme i subuniti ale acestuia.

Abordarea sistemic cuprinde:structuri riguros ierarhizate care sunt de fapt ierarhii funcionale ( de ex. tipuri de sol, specii, soiuri, zone climatice);procese mari nlnuite, cu raporturi numeroase cu alte fenomene greu de izolat (de ex. germinare, cretere, perioade critice, fructificare);numeroase componente tehnologice i economice, care necesit abordarea n ansamblul lor( de ex. lucrrile solului, ngrminte, irigaii, minimizarea costurilor);raporturi de reciprocitate i dependen (de ex. lucrrile solului -ngrminte - irigaii);factori cuantificabili, dar i necuantificabili (calitativi) care nu pot fi neglijai (de ex. doze de ngrminte i respectiv temperatura aerului, intensitatea luminoas).

Idei n abordarea sistemicinterdependena componentelor (de ex. dintre toi factorii de vegetaie, dintre azot, fosfor i potasiu);integralitatea, adic comportamentul n totalitate al sistemului (de ex. recolta-plant-sol-ngrmnt-factori de mediu);organizarea ierarhizat a sistemelor (de ex. cerinele variabile n elemente nutritive corespunztor perioadei critice);autoreglarea, prin procese de conexiune, care asigur controlul i autoreglarea (de ex. n caz de stres sau caren);adaptarea cu meninerea sau schimbarea structurilor, n raport cu modificarea mediului (de ex. zona de favorabilitate, starea de fertilitate, pH-ul);directivitatea, respectiv orientarea sistemului ctre anumite scopuri (de ex. un anumit coninut n protein, o anumit eficien economic sau consum de energie).

TEORIA SISTEMELORTeoria i metoda sistemic prezint importan pentru agricultur, ca i pentru aplicarea ngrmintelor, n explicarea i nelegerea modului de funcionare a organismelor, a interdependenei i interaciunilor n ecosistem, a nelegerii caracterului integral al sistemelor. Folosirea ngrmintelor reprezint n fapt una din aplicaiile practice ale teoriei i metodei sistemice.