-t'-

i: 0 nuitt1 0 ii

I

Gheorghe $TEFANIC o Dumitru Ilie SANDOIU

Liviu DINCA r Andreea - Middlina MALANCU

BIOLOGIA SOLURILORAGRICOLE

Prof. dr. rng. Gheorghe gTEFANIC prof.dr. Dumitru IIie SANDOIU

Dr. rng. Liviu DINCA Drd. Ing. Andreea - Mrditina MALANCU

BIOLOGIA SOLURILORAGRICOLE

(Edilia a III-a)

Editura PRINTECHBUCURE$Tt 2At7

Editura PRINTECH

Tipar executat Ia:S.C. ANDOR TIPO S.R.L. - Editura PRINTECHSite: www.andortipo.ro ; www.printech-roAdresa: Str. Tunari nr. i I, Sector 2, Bucure;tiTel./Fax: 021 .21 I .37 .12; 021.212.49'51E-mai i : comenzi@andortiPo.ro

Descrierea CIP a Bibliotecii Nafionale a RominieiBiologia solurilor agricole / Gheorghe $tefanic,Dumitru ltie S6ndoiu, Liviu Dinci, Andreea-Mid5lina Malancu. -

Bucuregti : Printech, 2017

Con{ine bibliografieISBN 978-6 06-23 -07 91 -2

I. $tefanic, GheorgheII. Sindoiu, Dumitru IlieIII. Dinc5, LiviulV. Malancu, Andreea-Mid6lina

631.4

Redactori de carte: Gheorghe $tefanic, Dumitru-llie Sdndoiu

Tehnoredactarea qi coperta: Andreea-Mldalina Malancu,Dumitru-lllie Sindoiu

Desenele gi grafica: Gheorghe $tefanic,Dumitru Ilie Sdndoiu.

Cezat Melamedman

@ Copyright}}I7 Gheorghe $tefanic, Dumitru Ilie Sindoiu'Liviu Dinci gi Andreea Midilina MalancuReproducerea integral6 sau pa(ial[ a textului sau a ilustrafiilor din

aceasti carte, prin orice mijloace, este posibila numai cu acordul

scrjs al autorilor. Toate drepturile rezeruate.

Lucrare inchinatd memoriei suvantuhri dgronom G heorghe lonesctt-$i.SeSti

Motto: Viala solului *ebuie tntrelinutd;agricultura care o ignord o ucide lent !

Autorii

Cuvflnt inainte

inleiegerea dinamicii proceselor iundamentaie din sol, humificare - mineralizare, subinlluenla factorilor de mediu, dar rii a factorilor antropici, socoti;i gi adoptali ca elemente deprogres, conferi o altd inlelegere a consecin{elor de duratd ale cultivdrii solului. Abordarea prinprisma cunogtin{elor de biologia solului a intervenfilor agrotehnice, cum srurt: aplicareaasolamenteior, a lucrdrilor solului, a erbicidelor, a irigaliei, aidturi de eiemente agtochimice ca:adrninistrarea ingragdrnintelor chimice, organice gi a amendamentelor, la care se adaugd ef'ectelefirngicidelor gi insecticidelor, reprezentdnd totodat[ verigi in tehnologia culturii, vor cdpdta onoui in{elegere, prin prisma impactului lor asupra indicatorilor de t-ertilitate aie diferitelor soluri,ajungi astdzi la valori scdzute.

Scdderea con{inutului de humus, din ultimii 50 de ani, la principalele tipuri de sol dinRomAnia, alarmanti prin proporfiile sale, a apdrut ca o consecinfa a neglijlrii proceseior dincircuitele trofice qi energetice proprii solului.

La aceasti situaJie a contribuit ignorarea consecin{elor cauzate de perturbareaechilibreior naturale prin agrotehnologiile modeme. Ne referim la practicarea unei fertilizdrichimice unilaterale, la realizarea unor lucrdri ale solului la ad6ncime mai mare decdt ar fi fostnecesar (mai ales fEri incorporarea ingrd;iminteior organice) gi la folosirea, in amenajddle deirigalii, a r.rnor solulii tehnice, generatoare de pierderi mari de ap5 care au dus la intensiflcareamineraliz6^rii humusului, la levigarea nutrienlilor gi la producerea anaerobiozei in sol, cateva zile,dupi fiecare irigare. Toate acestea au avut drept consecinli scdderea cantitdtii $i calitdtiihumusului, insolitd de degradarea structurii, alcituiti din agregate hidrostabile, paralel culevigarea nitraqilor qi acidifierea solurilor.

Progresele mari in domeniul biologiei solului gi al metodeior de cercetare au permiscunoa$terea rolului proceselor biotice in evolu{ia solului, fertilitatea solului flind o insuqirefundamentali a acestuia, posibil de controlat prin metode spec.iale, fErd a se apela Ia oiteriuloporlunist al producli ei agricole.

Paralel cu aceasta, succesele realizate in domeniul fizicii, chimiei gi biochimieisolului, agrotehnicii qi mecanizdrii, precum qi prezenfa unei largi game de produse noi fito-farmaceutice au pus problema evaiudrii roiului fiec5.ruia dintre participan{ii la proceseleenergetice gi trofice, care contureazd, prin acliuni qi interacliuni, modificdri in configuraliacircuitelor biotice ale solului. Acest tbpt conferi biologiei solulu.i, deopotrivd, atat un caracterinterdisciplinar, c6t qi unul de evaluare a echiiibrului trofic ai solului si al raporruiui C/Nmodificat prin ingrdqdmintele chimice.

Producerea biopreparatelor bacteriene eficiente, posibilitatea de valorificaresuperioari, ca ingrS;dminte, a degeurilor organice din fermele mai mari sau mai mici qi/sau mixtede cregtere a animalelor, prin tehnici noi de compostare, inilierea unor teste biologice de evaluarea gradului de poluare a solului gi mediuiui, precum qi realizarea gi controlul prin indici biotici deevaluare a stdrii de fertilitate a solului, au promovat Biologia Solului ca o disciplind care are giun caracter pronunlat practic.

AvAnd in vedere posibilitefiie pe care le deschid astdzi gtiintele Solului, pentrupregdtirea viitorilor specialiqti in spiritul cunoaEterii legitSlilor care guvemeazd evoluliafertilitdlii soltrlui agricol, Biologia Soluh.ri apare nu numai ca o necesitate de cunoaqtereteoretici, ci qi ca una de activitate practic5, fundamentdnd in{elegerea consecinfelor care decurgdin activitatea agricold zilnic6.

Biologia soluiui, cu obiect de studiu bine det'init, situatd pe pozilii metodologicesoiide, a permis atdt abordarea de pe pozilii constructive a unor elemente noi de cunoastere, cumsunt cele legate de noliunea de "calitate, fertilitate gi de productivitate a solurilor", cAt qi a unoraconsacrate, ca producerea, locald, in grimezi direct pe sol a composturilor, in grdmezi aerobc gi

fertilizarea, cu regularitate tehnologicS, a soiuriior. Tradi;ia valoroasd, creatd deja de cercetitoriiqi cadrele didactice, recunoscute in acest domeniu, pe plan nalional qi intemalional, obligi 1a o

reconsiderare a pozitiei Ei atitudinii fa!6 de Biologia solulr-ri'

prezentul nuo,, utiut la a patra edilie,-revdzuta ;i addugitd cu noi informalii qtiinlitice

Ei didactice, prellrate aln iu.rar'. prof'esorilor g. Kiss (tszz Ei 1vls', P' Papacostea (1975 9i

lgsl) qi G. gtei'anic, p..""* iiai" alte cercetiri din striin6tate, ia fel de actuale 9i azi' ignorate

in trecut. se adreseaz6 striden{ilor agronomi, horticuitori, , specialiqtilor din domenir-rl

imbunati{irilo, f,,n"i...,11g*.J"i it"ai"luli, inginerilor 9i fermierilor care cultivi pdm6ntul'

in ultimii "";;:; ..rme dar gi in Romrinia. se dezvoltd 'ertiginos

interesul pentru

practicarea unei Agriculturi r"otogi... A..rt tip de agricultura, lundamentat pe legiie biologice

aie formarii gi evoluliei r"l"f," qi,t'ifntegrarii int..u"nli.i agricultorului in conceptria protejdrii qi

imbun6t6{irii mediului inconjurdtor, concomltent cr-r oblinerea de recolte rentabile' este

agricuitura prezentului ii'l i,ii,"ttrti.. Mirajut oblinerii de produse agricole 9i animaliere

nepoluate. cie hran[ sandtoasd qi de oblinere a unor preluri mai mari ia pia16' pentru astfel de

produse, ri<iici la *lzoni, no.il negri ai ignoran[ei, care deschirle la randul ei ciile speculei,

falsuiui Ei nu in ultimul rind, ai unei conceplii greqite, chiar in .r6ndul

agricultorilor 9i

crescdtorilor de animale, cum ar t-r aceea ca ' Rgricuitura Ecologicd este o agriculturS de

subzisten{i, empiric6, t*iitionota' arhaicd' Nimic ma'i gregit qi mLi ab.lyrd!JquLru!v.!*'

i" p"gl"n. *"r*i trxu, cititoml va gisi toate explica{iile 9i indrumnrile necesare

pentru a inlelege qi u pro"ti"u mai .corecr

Agriciitura ecologicl, denumita' mai corect de E'

bt"intr ( 1 937) Agriculturi biodinamica'A gricuitura Ecol o gi ci s e caracterlzeazd" cu adevdrl::

:-1 gti"ulturi D urab i 16' care

dacinuarproducerentabiiqinuarproteja.solul'nuarputeardmineopreocuparedurabildaomului. pentru aceasta, qtiinla fundamentald a c*ltivarii pSmAntrilui este Biologia Solurilor

Agricole. Aceasta, inruqiri-J";"rcerdtorii..giin{ifici qi de cadiele didactice. din intregul sistem de

invdfdmdnt agricot $i b;;il;,;e specialiqtii 9f tennicieni; agronomi qi prin aceEtia. chiar 9i de

agricultori, va determinl'rlnunl*"u la practiciie agricole "gtiinlitice" prin care "se smulgeau

solului recolte mari" degraddndu-l, Ei se vor aplica Lhnoiogii care si imbunitaleascd f'ertilitatea

sotului ;i si echitibre";;;;;iJ"i iroauctiu at u"e'tuiu qi il plantelor' in condiliile valorificdrii

corecte a mediului, p.;;A;nomul trebuie s5 se strdduiasci sd-l amelioreze 9i sd-l adapteze

interesului agricol. ^^r^- i-+^-oooti ,,- -inim ,eAcest tratat este primul care pune la dispozilia tuturor celor interesa{i r-rn minim dr-

cunoqtinle necesare p.r,t" itti.f"gerea qi practicarea iorectA a Agriculturii Ecologice' s-au cum a

denumit-o E. Pfeilfer tf q:1,'lS:"8, teOej, egdcult*ri Biodinamic6' adic6 agriculturd in care se

respectd consecvent ac{iunea legilor naturii' ,

lnserarea, il *,p.irr, al6turi de date cunoscute din circuitul internalional de valori a

experienlelo-o**riti -;;i*r"

ia Instit'rul Nalional de cercetare-Dezvoltare Agricol[ -

Fundulea gi in releaJa * o" ,tutioni experimentale, a ceior de la Universitatea de stiinte

Agronomice 9i Medicina Veterinari - Bucweqti qi ale mai multor doctoranzi, sub semnu|

impactului tehnologiilor agricole asupra iniicaiorilor de potenqial biologic (respirator'

ceiulozolitic, enzimatic) 9i a ceior chimice' subliniazd contribulia Ecolii romaneqti de Biologie a

Solutui la circuitul nuriot'ur ii inrernalional de valori pentru qtiinla agricolS romaneascr'

Avdndinvederedificultateaunuiasemeneademers,agteptem,cuinteres,intreb[rile,sLlgestiile gi propunerile Dumneavoastrd' Autorii

CUPRINS

Pag.

Cuvdnt inainte...... ........................5

Partea I - Biologia solului....... ......................13

l. Obiectul gi istoricul Biologiei solului ......131.1. Otriectul Biologiei Solului......... ..................... 13

1.2. Scurt istoric al Biologiei solului .................... 13

2. Micropopula{ia solului ..........152.1. Increngitura Proearyotae.............. ............... 15

2.1.1. Morfologia qi taxonomia bacteriilor ..............16

2,2. lncrengStura Eucaryotae. .............1"9

2.2.1. Morfologia qi taxonomia micromicetelor................ ..............19

2.2.2. Morfologia 9i taxonomia algelor ..................."22

2.3. Morfologia gi acfivitatea fagilor...... ..............232.4. Generalitl{i despre micro- gi mezofaunl ...........................24

3. Procese microbiene qi en2imatice............... ................263.1. Surse energetice qi de nutrifie cu carbon ...................."......27

3.I.1. Respirafia microorganismelor......... ........-......28

3.1,2. Randamentul respirafiei microllorei solului............ .............28

3.2.Surse de nutri{ie cu 42ot......... ........................293.2.1. Asimilarea azotului molecular "......................29

3.3. Procese pedo-en2imatice................ ................32

4. Rolul microorganismelor Ei pedo-enzimelor in circuitul carbonului ...........364.1. Descompunerea celulozei....... ........................ 37

4.2. Descompunerea hemicelulozelor................ ....,................... 38

4.3. Descompunerea substanfelor pectice ........... 38

4.4. Descompunerea amidonului.. ........................ 39

4.5. Descompunerea chitinei......... ........................ 39

4.6. Descompunerea altor tipuri de polizaharide................ ........................... 39

4.7. Descompunerea ligninei......... ......-.................40.4.8. Descompunerea lipidelor....... .....404.9. Descompunerea hidrocarburilor................ ........................ 40;1.10. Sinteza microbiani a humusului ................ 40

5. Rolul microorganismelor qi pedo-enzimelor in circuitul azotului ................425. l. Descompunerea proteinelor .......................... 43

5.2. Descompunerea aminoaci2ilor.................... ....-...................435.3. Dezaminarea acizilor nucleici........ ...............43

-lipidelor care confin azot.'............glucidelor care confin azot

amidelor (ureei).............'.transformirii amoniacului...'..............

solului

7. Interrela{ii microbiene in sol

7.2. Simtrioza7.3. Comensalismul

7.5. Antagonismul........'...

8. Interrelafii intre microflora solului qi plante """"""498.1. Spermosl'era.........'.... """""""" 49

8.2. Ri2osfera ..............-.... """""""" 50

8.3. Bacterio riza .............. """""""" 52

8.4. Nlicoriza """""""57

Partea a lI -a, Vitalitatea solului agricol """"""""""'60

9. Solul ca ecosistem 9i agricultura...'.-...'."" """"""""" 60

9.1. Solul ca ecosistem. """"""""""' 60

9.2. Solul agricol """""""""":""""' 63

10. Fertilitatea, insuqire fundamentali a solului agricol"""' """""6710.1. Fertilitatea soluiui, definitl in concep{ie agronomici 9i evaluarea ei """""""""""' 68

10.2. Fertilitatea solului, definitl in concepgie agrochimici gi evaluarea ei """"""""""" 69

t0.3. Fertilitatea solului, definiti in concepfe biologicl qi evaluarea ei...-...""""""""""' 70

10.4. Calitatea biologici a solului agricot'-"""' """"""""""""12

11. Evaluarea nivelului de fertilitate al solului agricol """""""""'7411.1. Evaluarea poten{ialului vital al solului (IPAV %)"""""""" """"""""7611.2. Evaluarea poteniialului pedo-enzimatic al solului (IPAE%)""" """"' 78

11.3. Evaluarea indicatoruluiiintetic biologic al activitl{ilor vitale 9i pedo-enzimatice -^

din diferite tipuri de soluri agicole ISFS ";) """""""""""""'7911.4. Evaluarea calititii solutui agricol'."""" """""""""""""' 80

Partea a III-a, Echilibrul vital al solului sub influen{a agrotehnologiilor ......83

12. tnfluenfa lucririi de trazi a solului asupra proceselor vitale, fizice 9i

chimice. """""""""" 83

4'7A1

48

48

48

48

49

49

12.1. Efectul ariturii superficiale ........................ 86

12.1.1. Aritura de varl ....... ..............87

12.1.2. Aritura de toamni.. ..............87

12.2. Aritura adAncl ...................... 88

12.3. Lucrarea adinci a solului liri rlsturnarea brazdei .................,......... 92

12.4. Nelucrarea solului inainte de semlnat (No-tillage gi/sau 0 tillage)............................ 95

12.5. Intluen{a lucririlor de bazi gi amelioratoare ale solului asupra recoltelor agricole

1 3. Influenta administririi ingrigimintelor qi amendamentelor asuprainsuEirilor agrobiologice, chimice Ei fizice ale solului. ................... 100

13.1. InlluenfaadministrIriiingriqlmintelororganice................ .............. 101

13.1.1, Resturile vegetale..... ............101

13.1.2. ingrnqnmintelevezi........,...... .................'...106

13.1.3. Gunoiul de grajd....... ........."109

13.1.4. Composturile............. ...........114

13.2. Influenfa administririi ingriqlmintelor chimice in sol.......... ............ I 18

13.3. Administrarea amendamentelor............... ............-......... 125

1,1. Influenfa rotafiei culturilor asupra nivelului de fertilitate a solului ........ 132

14.1. Nlonoculturi sau rotafia culturilor? ........ 132

14.2. Oboseala solului qi rizosfera plantelor cultivate ........... 133

14.3. Rizosfera ;i ingrigarea chimici a solului....... ................ 136

14.4. Criterii de alegere a culturii premergltoare ..".............. ...................... 138

15. Influenla irigirii culturilor asupra fertilitlfii solului agricol ................... 14015.1. Impactul irigafiei asupra proceselor biologice din sol gi a fertilitifii sale.............. 141

15.2. Solufii rafionale de evitare a degradlrii solurilor prin irigare. ......... 144

16. Influen{a aplicirii pesticidelor asupra echilibrului vital al solului agricol145

16.1. Utilizarea pesticidelorin agriculturl................ ............ 145

16.2. Influenfa ertricidelor asupra vitalitlfii solului qi activitS{ilor pedo-enzimatice..... 146

16.3. Influenfa fungicidelor qi insecticidelor asupra vitalitifii solului gi activiti{ilorpedoenzimatice ................ .............. 158

BIBLIOGRAFIA ........... .......... 161

97

BIOLOGY OF AGRICULTURAL SOILS

Foreword,

Part I. -Soil biology..........-..

l. Ob.iect and history of Soil biology..-...'l.l. Object of Soil Biology-.............'1.2. History of Soi1BiologY....

2. Soil microPoPulation..-2.1. Phylum Procariotae..

2.1 .l . Morphology and taxonomy of Bacteria "'2.J. Phylum Eucaryotae...2.2.1. Morpoiogy and taxonomy of micromycetes """2.2.2. Morphology and taxonomy of Algae.. " "

2.3.Morphology and activity of phages...'.

2.4. Generaiities about micro - and mezofauna" " " " "

4. Role of microorganisms and of pedo-enzymes in carbon circuit........4. 1. Decomposition of cellulose...'4.2. Decomposition of hemicellulose....4.3. Decomposition of pectin substances.

4.4. Decomposition of starch............4.5. Decomposition of chitin..-......."....4.6. Decomposition of other polysaccharide t1pes" " "4,7. Decomposition of lignin'..... ".-.....4.8. Decomposition of lipids.......4.9. Decomposition of hidrocarbons'......4.10. Microbial synthesis of humus..

5. Role of microorganisms and of pedo-enzymes in nitrogen circuits...

5. 1. Decomposition of proteins.....5.2. Decomposition of aminoacids....5.3. Decomposition of nucleic acids.......5.4. Decomposition of lipids containing nitrogen"

5.5. Decomposition of carbohydrates containing nitrogen "5.6. Decomposition of amides (urea).

5.7. Short circuit of ammonium transfonnation"""'5.8. Deninification.......5.9. Combination and nitrogen storage in soil """"

l3

13

13

l3

15

15

I619

19

22:J

24

3. Microbial and enzymic processes.... 26

3.1. Sources ofenergical and nutrition with carbon" 2l

3.1.1. Respiration-of microorgaisrns..... 28

3.1.2. Productivity of soil miiroflora respiration' 28

3.2. Sourses of nitrogen nutrition..... 29

3.2.1. Assirnilation of rnolectdar rritrogen 29

3.3. Pedo-enzymic processes-............ ' ' 32

363l3838393939404A4040

42134343+)4444444546

l0

6;Sthcr microbial and enzymic processes in soil ........i.. 6,l, Phosphorus circuit-.-...'..i:: *.t. Sulfur circuits

F. Interrelations between microflora in soil.'.-...'.8. l. Spermosphere ..........8.2. Rhizosphere.............8.3. Bacteriorhiza.....,.....8.4. Mycorhiza.......,.......

Part II - Vitality of agricultural soil. . . . . .

9. Soil as ecosystem and agriculture............9.1. Soil as ecosystem9.2. Agricultural soii.........

10. Fertility, fundamental feature of soi|.........10.1. Soil tbrtiliry defined in agronomical conception and its estimation.........10.2. Soil fertility defined in agrochemical conception and its estimation.........10.3. Soii fertility defined in biological conception.

I 0.4. Biological quality of agricultural soil..'. . ..

11. Estimation of soil fertilify leve|...........ll.l. Estimation of rital potential of soil (IPAV%)...'......-..I 1.2. Estimation of soil pedo-enzymatic potential (IPAE%).. ...11.3. Estimarion of the Biological Synthetic Indicator of the vital and pedo -

enzyrnatic activities of different types of agricultural soils (ISFS%).. '.I 1.4. Estimation of agricultural soil quality...... -.

Part III - Vital equilibrium of soil under the influence ofagrotechnologies.......

12. lnfluence of the basic tillage in ib vital, physical and chemicalprocesses....

12.l. The eifect of the shallow ploughing...'12.1 .1 . The summer Ploughing. . ..

12.1 .2. The autumne Ploughing....12,2. Deep ploughing, . ..

12.3. Deep tillage of soilwithout furrow upset.. '-,12.4. No tillage before of sowing..12.5. Harvest level of wheat and maize at different modes of soil basic tillage...

46464"7

?, Microbiaf interrelation in soi1.......'. """""""""' 4'l

7.1. Neutralism 47

7.2. Symbiosis.....'..' 48

?,3. Comensalism.... " 48

7,4. Synergism 48

7.5. Affag;nism. .... 48

?.6. Parasitism 49

7.?. Predatorism............. 49

49495052

57

60

606063

6768697072

747678

7980

83

6J86

8"7

8788929s97

l1

13. Influence of manures and amendaments on the biological' chemical andphysical features ofsoi1......... i00

13.1. Influence oforganic manures.. 101

i3.1.1. Vegetableremains.. l0l13.1.2. Green manures.. .. 106

13.1.3. Farmyard manure.... 109

13.1.4. Composts..... 114

11.2. Inlluence of chemical manrres in soil..... 118

13.3. Administration of amendments...... 125

14. Influence ofcrop rotation on the soil fertility level.......... 13214.1. Monoculture or crop rotation? 133

14.2. Fatigue ofsoil and rhizosphere ofcultivated plants. 133

14.3. Rhizosphere and chemical manuring of soil.... 136

l4.4.Criteriaforchoosingtheprecursorycrop......... .. 138

15. Inlluence ofcrop irrigation on the soil fertility |evel........... 140

15.1. Irrigation impact in biological processes in soii and on its fertility l4i15.2. Rationai solution for avo."r'ing the soil degradation by irrigation. .. 144

16. Influence of pesticides application in vital equilibrium of agriculturalsoi1............ 145

16.1. Pesticide utilization in agriculture 145

16.2. Influence of herbicides in soil vitaiity and in pedo-enzymic activities..... . 146

16.3. Influence of fungicides and insecticides on soil vitality and pedo-enzymicactivities.... 158

BIBLIOGRAPHY.......... .. 16I

t2