1. Culoarea solului 2. Structura solului 3. Consistenţa, plasticitatea şi adezivitatea

solului 4. Textura solului 5. Densitatea solului 6. Porozitatea solului 7. Indicii hidrofizici 8. Temperatura solului

PROPRIETĂŢILE FIZICE ALE SOLULUI

Solul este un sistem polifazic dispers, alcătuit dintr-o mare varietate de compuşi.

Factori pedogenetici + Procese pedogenetice = Sol

Proprietăţi

Cum se formează solul?

1. Culoarea solului

• Este dată de natura constituenţilor materialului de sol;

• Principal criteriu pentru delimitarea orizonturilor şi stabilirea unităţilor taxonomice de sol (US);

• Element pentru denumirea US;

VARIETATE -- APRECIERE -- INTERPRETARE

Parametrii culorii

Se apreciază conform SISTEMULUI MUNSELL (sistemul cilindric de culoare)

A. Nuanţa - cinci culori de bază şi cinci culori intermediare, notate cu iniţialele denumirilor din limba engleză:

- R = roşu (red) - YR = galben-roşu - Y = galben (yellow) - GY = verde-galben - G = verde (green) - BG = albastru-verde - B = albastru (blue) - PB = violet-albastru - P = violet (purple) - RP = roşu-violet La rândul lor aceste nuanţe pot fi împărţite în zece trepte

intermediare notate de la 1 la 10 şi aşezate întotdeauna înaintea iniţialelor corespunzătoare nuanţei. Pentru soluri se folosesc doar patru trepte: 2,5, 5, 7,5 şi 10 (de ex. 7,5YR, 10YR).

B. Valoarea - gradul de strălucire (luminozitate) a culorii. Ne

arată dacă aceeaşi nuanţă este mai deschisă sau mai închisă.

0 (negrul teoretic pur) -10 (albul teoretic pur) pentru soluri 1 – 8

C. Croma = puritatea culorii sau gradul de saturaţie a

culorii. 7,5YR4/3

Varietate coloristică este dată de componenţii minerali şi organici ai solului.

Culoarea solului depinde de:

- natura materialului parental – prin furnizarea de materiale care au culori închise

(melanocrate) sau deschise (leucocrate);

- prezenţa unor minerale: goethitul (FeO ∙OH) imprimă solului culori de 10YR şi 7,5YR

şi este caracteristic orizontului cambic al solurilor acide din zona temperată, şi imprimă culori

galbene la partea superioară a solurilor situate la tropice (Soil colour, 1993). Hematitul

(Fe2O3) se întâlneşte în mod frecvent în soluri dând culori în nuanţe de 7,5YR, 5YR sau mai

roşii;

- culoarea materiei organice (neagră – brun-negricioasă) este dată de cantitatea şi natura

substanţelor humice: acizii humici imprimă solului culoare neagră în timp ce acizii fulvici

pigmentează solul în nuanţe da la galben la roşu;

- natura proceselor pedogenetice dominante, anumite orizonturi pot avea culori

specifice determinate de prezenţa carbonatului de calciu, a silicei coloidale, a sărurilor

solubile, a hidroxizilor de fier şi aluminiu etc.;

- forma de relief poate favoriza sau nu bioacumularea;

- condiţiile hidrologice – excesul de apă permanent în sol determină instalarea proceselor

de reducere care au ca rezultat o colorare specifică a materialului de sol (albastru-verzui).

Semnificaţia culorilor solului

Culoarea constituie un criteriu

pentru diagnosticarea unor tipuri

sau subtipuri de sol sau ≤a unor

orizonturi pedogenetice de sol:

- orizontul A molic (Am): nuanţe

cu valori şi crome ≤ 3,5 la materialul

în stare umedă şi ≤ 5,5 la materialul în

stare uscată;

- în cadrul clasei Molisoluri,

cromele ≤ 2 la materialul în stare

umedă, în orizontul A, separă

cernoziomul tipic de cernozionul

cambic;

- cromele ≤ 3,5 (la materialul în

stare umedă) prezente cel puţin pe

feţele elementelor structurale ale

orizontului B, definesc faeoziomurile

greice.

Gleiosol Eutricambosol rodic Luvosol albic

Figura 1.

Proprietatea materialului de sol de a fi alcătuit din particule elementare grupate în agregate de diferite forme şi mărimi, separate între ele prin suprafeţe de contact cu legături mai slabe.

2. Structura solului

Factorii care favorizează structurarea solului:

- conţinutul de argilă; - humusul – este principalul agent de coagulare şi cimentare a particulelor elementare din sol; -cationii de Ca++ şi Mg++;

Starea structurală a solului îi conferă o porozitate complexă şi ca urmare structura solului determină direct potenţialul productiv al solului.

Clasificarea structurii solului

Clasificarea americană Soil Taxonomy (A 7-a aproximaţie) defineşte starea structurală a solului pe baza următoarelor criterii:

- forma agregatelor structurale; - mărimea agregatelor structurale; - gradul de dezvoltare a structurii. A. Forma agregatelor structurale I. Structura cuboid-sferoidală a) Tipul sferoidal – feţele agregatelor structurale nu se îmbină cu cele ale agregatelor structurale

înconjurătoare. Se diferenţiază două subtipuri: - subtipul glomerular – porozitate ridicată, de forma unor glomerule friabile, cu suprafeţe curbate, cu

numeroase convexităţi şi concavităţi – caracteristică cernisolurilor, care au un orizont Am bine aprovizionat cu humus de tip mull calcic şi cu o intensă activitate a mezofaunei (de ex. cernoziomuri, cernoziomuri cambice etc.).

- subtipul grăunţos (granular) – porozitate mai redusă şi cu apariţia de feţe plane datorită unor zone de contact mai mari între elementele apropriate – caracteristică solurilor cultivate intens, unde are loc o uşoară degradare a structurii glomerulare (de ex. cernoziomul cambic etc.).

b) Tipul cuboid (poliedric) – feţele unor agregate structurale se îmbină cu cele ale agregatelor

structurale înconjurătoare. Cuprinde două subtipuri de structură: - structura poliedrică angulară – muchii evidente – aspect colţuros (angular). Se întâlneşte cu

deosebire în orizonturile Bt ale luvisolurilor. - structura poliedrică subangulară – elementele structurale prezintă muchii mai teşite, şterse şi feţele

uşor curbate. Este caracteristică orizonturilor Bv.

II. Structura prismatic-columnoidă se caracterizează prin dezvoltarea agregatelor structurale preponderent în sensul axei verticale, astfel încât înălţimea agregatelor structurale este mai mare decât dimensiunile orizontrale. Această clasă cuprinde trei tipuri de structură:

a) Structura prismatică – agregatele structurale au feţele plane şi muchii ascuţite, capetele agregatelor structurale fiind drepte. Prismele mai mari se pot desface relativ uşor în poliedre mici. Această structură este caracteristică orizonturilor Bt ale solurilor cu orizont Eluvial etc.

b) Structura columnară – muchii verticale

ascuţite şi capetele agregatelor rotunjite. Este caracteristică orizontului Btna (la soloneţuri).

c) Structura columnoidă prezintă feţele

orizontale bine individualizate care se intersectează în muchii rotunjite, iar capetele agregatelor structurale sunt rotunjite.

Structura prismatică Structura columnară

Structura glomerulară Structura poliedrică

III. Structura foioasă – agregate structurale dezvoltate preponderent în plan orizontal. Subtipuri:

a) structura lamelară (platy structure) este constituită din agregatele structurale sub

formă de plăci sau lamele. Este specifică atât solurilor tasate, cu hardpan, cât şi orizonturilor eluviale El şi Ea.

b) structura lenticulară se individualizează prin agregate structurale ale căror feţe

orizontale sunt uşor curbate; c) structura solzoasă are agregatele aşezate unele peste altele, sub formă de solzi

(asemănător cu solzii de peşte).

Denumire

Dimensiunea agregatelor structurale în funcţie de tipul de structură

(mm)

Sferoidală sau foioasă Poliedrică Columnoid-prismatică

Foarte mică < 1 < 5 < 10

Mică 1 2 5 10 10 20

Medie 2 5 10 20 20 50

Mare 5 10 20 50 50 100

Foarte mare > 10 > 50 > 100

B. Mărimea agregatelor structurale

Se interpretează în funcţie de tipul de structură.

C. Gradul de dezvoltare a structurii

- nestructurat (masiv sau monogranular) – un sol lipsit de structură; - slab structurat – când 25 % din masa solului este formată din agregate structurale; - moderat structurat - când 25 75 % din masa solului este formată din agregate

structurale uşor observabile în solul deranjat, greu observabile în solul aflat în aşezare naturală, moderat stabile;

- bine structurat - > 75 % din masa solului este constituită din agregate structurale; - cu structură distrusă – agregatele structurale sunt distruse în cea mai mare parte prin

lucrările agricole anuale.

Consistenţa reprezintă modul de comportare a solului la acţiunea de deformare sau de rupere a acestuia şi exprimă coeziunea dintre particule. Depinde de textură, structură şi umiditate. Consistenţa se determină în trei stări de umiditate a solului: în stare uscată, în stare umedă şi în stare udă. Plasticitatea este proprietatea corpurilor de a se deforma sub acţiunea unei forţe exterioare şi de a nu mai reveni la forma iniţială după încetarea acestei acţiuni.

3. Consistenţa, plasticitatea şi adezivitatea solului

Adezivitatea reprezintă proprietatea materialului de sol umed şi ud de a se lipi de obiecte.

4. Textura solului

Particulele elementare ce alcătuiesc faza minerală solidă au diferite dimensiuni, fiind grupate în categorii de mărime numite fracţiunile granulometrice:

Fracţiunile

granulometrice Kacinski (mm) Atterberg (mm) România (mm)

Ng 1-0,5 2-0,2 2-0,2

Nm 0,5-0,25

0,2-0,02 0,2-0,02 Nf 0,25-0,05

Pg 0,05-0,01

0,02-0,002

0,02-0,01

Pm 0,01-0,005

0,01-0,002 Pf 0,005-0,001

A < 0,001 < 0,002 < 0,002

Af < 0,01

Particulele minerale din sol provin în cea mai mare parte de la roca parentală.

Dezagregare ≠ Eroziune

Ponderea diferitelor categorii de mărime a fazei minerale solide defineşte textura solului. Textura se determină pentru fiecare orizont în parte. În clasificarea solurilor (S.R.T.S.-2012), textura se regăseşte la nivel de specie (al V-lea nivel taxonomic). Specia de sol se stabileşte de obicei după textura orizontului A. Textura exprimă natura şi intensitatea proceselor pedogenetice. În cazul prezenţei scheletului (fragmente de rocă mai mari de 2 mm), se fac aprecieri privind conţinutul acestuia. După conţinutul de schelet solurile pot fi: - foarte slab scheletice: < 10 %; - slab scheletice: 10-25 %; - semischeletice: 25-50 %; - scheletice: 50-75 %; - excesiv scheletice: > 75 %.

Simbol Cod Denumire

Argilă

< 0,002 mm

Praf

0,002-0,02 mm

Nisip

0.02-2 mm

Raport

Nf / Ng Hărţi Tabel

g G 01 Texturi grosiere ≤12 ≤32 ≥56 oricare

n sau

1

N 10 Nisip ≤5 ≤32 ≥63 oricare

NG

NM

NG

11

12

13

Nisip grosier

Nisip mijlociu

Nisip fin

≤5

≤5

≤5≤

≤32

≤32

≤32

≥63

≥63

≥63

<1

1-20

>20

u

sau

2

U 20 Nisip lutos 6-12 ≤32 56-94 oricare

UG

UM

UF

21

22

23

Nisip lutos grosier Nisip lutos mijlociu

Nisip lutos fin

6-12

6-12

6-12

≤32

≤32

≤32

56-94

56-94

56-94

<1

1-20

>20

m M 03 Texturi mijlocii 13-32 32 35-87 oricare

s

sau

3

S 30 Lut nisipos 13-20 32 48-87 oricare

SG

SM

SF

SS

SP

31

32

33

34

35

Lut nisipos grosier

Lut nisipos mijlociu

Lut nisipos fin

Lut nisipos prăfos

Praf

13-20

13-20

13-20

≤20

≤20

≤32

≤32

≤32

33-50

≥51

48-87

48-87

48-87

30-67

≤49

<1

1-20

>20

oricare

oricare

l

sau

4

L 40 Lut 21-32 ≤79 ≤79 oricare

LN

LL

LP

41

42

43

Lut nisipo-argilos

Lut mediu

Lut prăfos

21-32

21-32

21-32

≤14

15-32

33-79

54-79

23-53

≤34

oricare

oricare

oricare

f F 05 Texturi fine ≥33 ≤67 ≤67 oricare

t

sau

5

T 50 Lut argilos 33-45 ≤67 ≤67 oricare

TN

TT

TP

51

52

53

Argilă nisipoasă

Lut argilos mediu

Lut argilo-prăfos

33-45

33-45

33-45

14

15-32

33-67

41-67

23-52

≤34

oricare

oricare

oricare

a sau

6

A 60 Argilă ≥46 ≤54 ≤54 oricare

AL

AP

AA

AF

61

62

63

64

Argilă lutoasă

Argilă prăfoasă

Argilă medie

Argilă fină

46-60

46-60

61-70

≥71

≤32

33-54

≤39

≤29

8-32

≤21

≤39

≤29

oricare

oricare

oricare

oricare

Grupe de clase, clase, şi subclase texturale – la materialul fin, sub 2 mm, din soluri şi sedimente (I.C.P.A. Bucureşti, 1987 reluată în 2003).

Triunghiul texturii

Argila conferă solului: - capacitate mare de reţinere a apei în sol; - adsorbţia ridicată a apei; - permeabilitatea şi porozitatea au valori scăzute; - adsorbţia mare a cationilor schimbabili; - capacitatea ridicată de formare a agregatelor structurale; - adeziunea, plasticitatea şi coeziunea crescute; -manifestarea fenomenelor de contracţie şi gonflare.

Praful conferă valori moderate ale proprietăţilor fizice: permeabilitate, capacitate de reţinere a apei ş.a. Conţinutul ridicat al acestei fracţiuni măreşte susceptibilitatea solului la formarea crustei. Nisipul are mare permeabilitate pentru apă şi aer, motiv pentru care capacitatea de reţinere a apei este redusă. Capacitatea de formare a agregatelor structurale este extrem de slabă.

Din punctul de vedere al texturii, solurile se clasifică în trei grupe: • Solurile nisipoase prezintă un conţinut mare de nisip (≥ 63 %) şi foarte redus de argilă (≤ 5 %). Au fertilitate redusă datorită permeabilităţii mari şi capacităţii mici de reţinere a apei. Din punct de vedere al regimului aero-hidric sunt denumite „soluri calde”. Se lucrează uşor.

• Solurile lutoase sunt cele mai favorabile, prezentând valori moderate ale proprietăţilor fizice: sunt moderat permeabile, au o bună capacitate de reţinere a apei şi substanţelor nutritive, un regim termic favorabil şi se lucrează uşor.

• Solurile argiloase conţin peste 45 % argilă. Sunt favorabile din punct de vedere al reţinerii apei cu substanţele nutritive dar au o permeabilitate redusă ceea ce conduce la un regim aero-hidric deficitar. Se lucrează greu.

5. Densitatea solului

Densitatea (D, ρs) este masa unităţii de volum a fazei solide a solului. Se mai numeşte greutatea specifică şi reprezintă raportul dintre masă (m) şi volumul fazei solide

(V); se măsoară în g/cm3.

V

mD =

- Humusul scade valoarea D - caolinitul are densitatea mai mare decât celelalte (2,6-2,65 g/cm3) - Pe profil creşte cu adâncimea 2,5 --- 2,7 g/cm3)

Densitatea aparentă (DA, ρb) reprezintă raportul dintre masa solului (m) şi volumul total al solului, incluzând şi porii (Vt)

tV

mDA =

Factorii care influenţează densitatea aparentă: a) Compoziţia granulometrică – DA creşte cu cât conţinutul de nisip grosier creşte

sau cu cât textura este mai grosieră. La solurile argiloase şi lutoase DA = 1-1,3 g/cm3, la solurile nisipoase DA = 1,25-1,6 g/cm3.

b) Conţinutul de materie organică – DA scade cu cât creşte cantitatea de materie organică, orizonturile organice prezentând valori ale DA de 0,2-0,4 g/cm3.

c) Gradul de structurare ridicat măreşte volumul porilor şi scade DA. Orizonturile gleice prezintă valorile cele mai mari ale acestui indice (1,7-2 g/cm3).

d) Gradul de tasare – urmare a lucrărilor agrotehnice

sol afânat sol compactat

6. Porozitatea solului

Ponderea din volumul solului a porilor şi golurilor.

Porozitatea totală (PT) şi reprezintă volumul total al porilor şi golurilor raportat la volumul total al solului. Poate fi determinată cu porozimetru sau calculată cu

relaţia:

D

DAD

Depinde de textura şi de gradul de structurare a solului. În funcţie de dimensiunile porilor şi a rolului lor A. Canarache (1990) a deosebit următoarele categorii de porozitate:

1. Porozitatea drenantă: PD = PT – CC · DA, este dată de porii mari care permit mişcarea gravitaţională a apei. Diametrul porilor este mai mare de 10-30 μm

2. Porozitatea utilă: PU = CU · DA, este dată de porii cu diametrul 0,2-10 (30) μm

3. Porozitatea inactivă: PI = CO · DA, corespunde porilor foarte fini, cu diametrul sub 0,2 μm.

· 100 (%) PT =

7. Indicii hidrofizici

a. Coeficientul de higroscopicitae (CH) reprezintă umiditatea maximă care se realizează într-un sol uscat la aer, prin menţinerea lui în contact cu o atmosferă având o umiditate de aproape 100 %. Apa higroscopică este inaccesibilă plantelor.

b. Coeficientul de ofilire (CO) reprezintă ponderea procentuală a umidităţii solului sub

care plantele se ofilesc ireversibil. CO = 1,5 · CH

Coeficientul de ofilire depinde în principal de textură: 1-3 % la solurile nisipoase, 6-9 % la

solurile lutoase urcând mult, peste 12 % (chiar până la 20-30 %), la solurile cu textură argiloasă. Gradul de solonetizare, intensitatea şi tipul de salinizare a solului sporesc forţele de reţinere a apei în sol.

c. Capacitatea pentru apă în câmp (CC) reprezintă ponderea apei pe care solul o

păstrează durabil, după ce a fost umezit în exces şi apoi drenat. Reprezintă limita superioară a intervalului de umiditate semnificativ pentru plante. Este apa peliculară şi apa capilară şi, de aceea, depinde de textura şi structura solului: are valori de la sub 15 % la solurile nisipoase, la peste 30 % la solurile argiloase.

d. Capacitatea de apă utilă (CU) este intervalul dintre coeficientul de ofilire şi

capacitatea pentru apă în câmp: CU = CC – CO

e. Capacitatea totală pentru apă (CT) reprezintă umiditatea maximă a unui sol în condiţii de saturaţie. Se mai numeşte capacitate de saturaţie. Se poate determina prim metoda ramelor sau se calculează în funcţie de porozitatea totală şi densitatea solului:

DA

PT

DAD

DAD

· · 100 = CT =

f. Capacitatea drenantă (CD) reprezintă diferenţa dintre capacitatea totală şi capacitatea pentru apă în câmp:

CD = CT – CC

· 100

g. Echivalentul umidităţii (EU): EU = 2,73 · CH

Aplicaţie a triunghiului texturii pentru estimarea unor indici

8. Temperatura solului

Condiţionează dezvoltarea plantelor – stratul arabil – germinaţia Variaţiile diurne scad de la suprafaţa solului către profunzime – foarte slabe la adâncimi mai mari de 30 cm Intensitatea proceselor pedogenetice depinde de temperatură

Temperatura de germinaţie : • 1-3 ---- 20-25 ˚C la cereale păioase (secara), maxim 28-32˚C; • minim 8-10 ˚C la porumb, optim 30 -33 ˚C • Aloe – minim 20-22 ˚C (noaptea)

- solurile din regiunile intertropicale umede – alterare şi levigare intense şi rapide - Solurile din regiunile uscate şi calde – procese de oxidare

Densitatea şi vâscozitatea apei funcţie de temperatură

Temperatura (°C) Densitatea (g/cm3) Viscozitatea (cp)

0 0.99987 1.787

3.98 1 1.568

5 0.9999 1.519

10 0.9997 1.307

20 0.9982 1.002

30 0.9957 0.7975

50 0.988 0.5468

80 0.971 0.3547

100 0.9584 0.2818

Sursa: Handbook of Chemistry and Physics, 1988–89.

Care dintre factorii pedogenetici conferă solului cele mai multe

dintre trăsăturile fizice?

Care sunt procesele pedogenetice conducătoare în cazul

diferenţierilor texturale mari?

Cum se modifică proprietăţile fizice ale solului prin intervenţie

antropică?

Explicați diferențierea Soluri calde //// soluri reci

Pe baza proprietăţilor fizice se stabilesc unităţile taxonomice de sol.

Constituie indici pentru stabilirea fertilităţii solurilor.