CERCET ĂRI PRIVIND STUDIUL ŞI CONTROLUL · procesului de degradare prin eroziune şi din aceast ă cauz ă vegeta ţia cultivat ă sau spontan ă are o influen ţă puternic ă

Sonia Bors-Oprişa REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT

2

UNIVERSITATEA DE ŞTIIN ŢE AGRICOLE ŞI MEDICIN Ă VETERINAR Ă CLUJ-NAPOCA

ŞCOALA DOCTORAL Ă

Ing. BORS-OPRIŞA SONIA

CERCETĂRI PRIVIND STUDIUL ŞI CONTROLUL

EROZIUNII TALUZURILOR DEGRADATE CU AJUTORUL VEGETA ŢIEI, ÎN CONDIŢIILE

PODIŞULUI SOMEŞAN

REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT

Conducător ştiinţific Prof. dr. Marcel DÎRJA

2011


3

CUPRINS

Cuvânt înainte................................................................................................................ 3 Cap. 1. Stadiul actual al cercetărilor privind terenurile degradate şi factorii

care influenţează eroziunea solului...............................................................

4 1.1. Situaţia terenurilor degradate pe plan mondial ............................. 4 1.2. Aspecte privind problema eroziunii solului în România .............. 5 Cap. 2. Măsuri şi metode de combatere a eroziunii taluzurilor.............................. 5 2.1. Consolidarea taluzurilor degradate cu ajutorul vegetaţiei ............ 5 2.1.1. Vegetaţia erbacee.............................................................. 6 2.1.2. Vegetaţia lemnoasă........................................................... 6 2.2. Tehnici de consolidare a taluzurilor.............................................. 7 Cap. 3. Cercetări proprii privind rolul şi influenţa vegetaţiei asupra eroziunii

taluzurilor degradate.....................................................................................

7 Cap. 4. Obiectivele cercetării. Material şi metode .................................................. 8 4.1. Obiectivele cercetării ................................................................................ 8 4.2. Organizarea experienţelor ....................................................................... 8 4.3 Observaţii, măsurători şi determinări ....................................................... 9 4.4 Metode de lucru ...................................................................................... 10 4.4.1. Determinarea densităţii rădăcinilor ............................................... 10 4.4.2. Determinarea forţei de extragere a plantelor şi calculul pantei ..... 10 4.4.3. Modele matematice pentru determinarea pierderilor anuale de sol.. 11 4.4.4. Determinarea umidităţii rădăcinilor .............................................. 11 4.4.5. Metode statistice aplicate în interpretarea rezultatelor obţinute .... 12 4.5. Descrierea aparaturii utilizate .................................................................. 12 Cap.5. Rezultatele cercetărilor privind influen ţa vegetaţiei asupra reducerii

eroziunii taluzurilor degradate ....................................................................

13 5.1. Rezultate experimentale privind variabilitatea caracterelor morfologice

la speciile arbustive studiate, sub influenţa tipului de sol .......................

14 5.2. Rezultate privind seriile de experienţe bifactoriale specie × poziţie pe

taluz × localitate .......................................................................................

18 5.3. Rezultate privind analiza corelaţiilor dintre caracterele morfologice ale

plantelor şi forţa de extragere din sol, în cele două localităţi experimentale ...

18 5.4. Rezultate privind gradul de acoperire a taluzului cu vegetaţie ................ 30 Cap.6. Eficienţa economică a diferitelor metode de stabilizare a taluzurilor ...... 31 Cap.7. Concluzii şi recomandări ................................................................................31 Bibliografie selectivă .................................................................................................... 33


4

CUVÂNT ÎNAINTE

Este cunoscut faptul că un teren lipsit de vegetaţie, este expus în permanenţă

procesului de degradare prin eroziune şi din această cauză vegetaţia cultivată sau spontană

are o influenţă puternică asupra protecţiei solului prin efectele sale directe şi indirecte, în

funcţie de densitatea plantelor, tipul de rădăcină, consistenţă şi durata de protecţie.

Omul şi societatea omenească trebuie să aibă o poziţie activă şi responsabilă

faţă de procesele de degradare a solului şi implicit a mediului ambient, izvorâtă atât

din cunoaşterea profundă a legilor naturii, cât şi din datoria de a asigura un nivel

calitativ de viaţă, corespunzător pentru generaţiile viitoare.

Vegetaţia arbustivă are influenţe benefice asupra procesului de degradare a

terenurilor atât prin sistemul radicular al plantelor cât şi prin partea aeriană a acestora.

Astfel, rădăcinile formează în sol o reţea mai mult sau mai puţin densă, în funcţie de specie

şi tipul de sistem radicular, adâncimea până la care acesta pătrunde, având rol în ancorarea

solului şi prevenirea sau reducerea pe termen lung eroziunii.

Un alt element ce trebuie accentuat în motivarea alegerii speciilor arbustive în

experienţele aferente tezei de doctorat este valoarea peisagistică a acestora. Arbuştii

selectaţi decorează şi estetizează taluzurile prin coloritul frunzelor, flori, fructe, unele

specii asigură un decor şi pe perioada sezonului rece, contribuind totdată şi la

reducerea poluării mediului.

Pe această cale doresc să aduc mulţumiri d-lui Prof. dr. Marcel DÎRJA pentu ajutorul

acordat în realizarea experienţelor cât şi în elaborarea tezei, d-nei Conf. dr. Adelina

DUMITRAŞ pentru sfaturile, răbdarea şi implicarea pe parcursul celor trei ani de

doctoratură şi d-nei dr. ing. Agnes BORS pentru tot sprijinul moral şi afectiv. De asemenea,

mulţumesc tuturor colegelor şi colegilor care mi-au fost alături şi au contribuit într-un fel

sau altul la realizarea acestei teze.

Prezenta teză se extinde pe 165 de pagini, este structurată în 8 capitole şi

cuprinde 59 de figuri, 46 tabele, 23 concluzii şi 7 recomandări, 137 de titluri

bibliografice din literatura de specialitate.

Autoarea


5

CAPITOLUL 1

STADIUL ACTUAL AL CERCET ĂRILOR PRIVIND TERENURILE DEGRADATE ŞI FACTORII CARE INFLUEN ŢEAZĂ

EROZIUNEA SOLULUI

Eroziunea (lb. latină erodo-ere: a roade) reprezintă un proces complex de

modelare, practic foarte rapidă a terenului existent, prin care anumiţi agenţi fizici din

natură acţionează asupra solului sau a rocilor, ducând la distrugerea lor (NEAMŢU,

1996). Principala cauză a accelerării degradării solurilor are la bază activitatea umană,

motiv pentru care trebuie evidenţiată latura antropică (provocată direct sau indirect de

om) (BĂLOI et al., 1986; OLDEMAN et al., 1991).

Eroziunea solului este un proces dificil de controlat, imposibil de oprit, prin

care particulele materiale de sol şi rocă de la suprafaţa solului sunt desprinse,

transportate de la locul de origine şi apoi depuse selectiv (BACAUANU et al., 1974;

NISTOR, 2004).

Factorii care participă la declanşarea şi extinderea eroziunii solului sunt:

• agresivitatea climatică (impactul picăturilor de ploaie, caracteristicile ploilor,

caracteristicile scurgerilor);

• caracteristicile morfometrice ale bazinului hidrografic (relief, vegetaţie,

sistem de cultură şi amenajare);

• erodabilitatea solului (însuşiri morfologice, însuşiri hidrofizice, însuşiri chimice.

În natură, eroziunea se poate produce prin intermediul următorilor agenţi: apa - sub

forma picăturilor de ploaie şi a curenţilor de apă de la suprafaţa terenului şi aerul - sub forma

curenţilor de diferite viteze (RAWLS et al., 1989; MORGAN et al., 1995; BERCA, 2005).

1.1. Situaţia terenurilor degradate pe plan mondial

Principalele tipuri de degradare întâlnite la nivel mondial, sunt: eroziunea

hidrică (56%), eroziunea eoliană (28%), eroziunea chimică (12%) şi eroziunea fizică

(4%) (OLDEMAN et al., 1991).

Dintre diferitele forme de manifestare a eroziunii hidrice, cea mai răspândită

este scurgerea de suprafaţă, afectând la nivel mondial 920 milioane hectare, din care

220 milioane hectare sunt atât de grav degradate, încât nu mai pot fi redate agriculturii.


6

Destructurarea şi crustificarea solului, determinate de lucrarea excesivă a terenului,

insuficienta acoperire a suprafeţei solului cu un covor vegetal protector de resturi

vegetale sau vegetaţie naturală, afectează cele mai mari suprafeţe în Africa (18

milioane hectare teren agricol) şi în Asia (10 milioane hectare).

În categoria terenurilor, care sunt moderat degradate prin activităţi antropice se

regăsesc aproximativ 910 milioane hectare (LOUAGIE et al, 2011).

Una din problemele majore la nivel global, o reprezintă faptul că circa 152

milioane de ha, adică aproximativ 2/3 din terenul arabil şi-au pierdut fertilitatea, ca

rezultat al eroziunii datorate vântului şi apei (DÎRJA, 2000).

Centrul Europei şi zona Mediteraneană este cel mai grav afectată de eroziune, între

50-70% din teritoriul agricol suferă un grad de eroziune moderat spre puternic (EEA, 2003).

1.2. Aspecte privind problema eroziunii solului în România

În România, cele mai importante procese privind degradarea solului, care afectează

suprafeţe mari de terenuri, se referă la: eroziune (47%), seceta (48%), exces temporar de

apă (25%), conţinut redus de humus (50%), conţinut de fosfor accesibil (42%), aciditate

(23%), compactare secundară (44%), compactare primară (14%).

Cea mai mare parte din solul României este pe cale să devină neproductiv din

cauza schimbărilor climatice, a poluării precum şi a activităţii omului, care favorizează

fenomenul de eroziune. Potrivit datelor din strategia de protecţie a solului elaborată de

Ministerul Mediului, cele mai importante procese de degradare a solului sunt seceta, care

afectează 48% din suprafaţa ţării şi eroziunea de diferite tipuri 47%.

Pe parcursul ultimilor 40 de ani, suprafaţa solurilor erodate a avansat în medie cu

peste 7 mii de hectare anual, iar nivelul cel mai înalt de erodare a solurilor aflate în

circuitul agricol este înregistrat în zonele centrale şi de sud ale ţării.

CAPITOLUL 2

MĂSURI ŞI METODE DE COMBATERE A EROZIUNII TALUZURILOR

2.1. CONSOLIDAREA TALUZURILOR DEGRADATE CU AJUTORUL VEGETAŢIEI

Efectele vegetaţiei asupra stabilităţii pantelor sunt bine cunoscute acestea având

o influenţă directă asupra solului, atât la suprafaţă cât şi în adâncime. Plantele ajută la


7

stabilizare taluzurilor prin modificarea regimului de apă în sol care, la rândul său,

provoacă în sol o variaţie de aspiraţie (sucţiune) sau de presiune a porilor.

(GREENWOOD et al., 2004).

Tabel 1 Influenţa vegetaţiei asupra solului

Suprafaţă Adâncime

- Protecţia împotriva eroziunii eoliene - Protecţia împotriva impactului picăturilor de ploaie - Reducerea scurgerii apelor de suprafaţă - Interceptarea precipitaţiilor - Protecţia împotriva eroziunii prin scurgerea apelor de

suprafaţă

- Creşterea infiltraţiei apei - Absorbţia apei de către rădăcini - Stabilizarea cu ajutorul rădăcinilor - Ancorarea şi consolidarea cu ajutorul

rădăcinilor

Sursa: COPPIN et al., 1990

YANG XIAO-QING et al. (2006) au observat faptul că în arealele studiate diferiţi

indicatori ai solului s-au îmbunătăţit mult mai repede în locul unde a fost instalată

vegetaţia, imediat după apariţia fenomenelor cu impact negativ.

2.1.1. Vegetaţia erbacee

Speciile de graminee care au o creştere şi dezvoltare rapidă sunt: ovăsciorul

(Arrhenatherum elatius), golomăţul (Dactylis glomerata), păiuşul de livadă (Festuca

pratensis), păiuşul roşu (Festuca rubra), firuţa de livadă (Poa pratensis).

Speciile leguminoase capabile să dea producţii mari şi superioare calitativ sunt:

ghizdeiul (Lotus corniculatus), lucerna (Medicago sativa), trifoiul mărunt (Medicago

lupulina), sparceta (Onobrychis viciaefolia), trifoiul alb (Trifolium repens), trifoiul

roşu (Trifolium pratense) etc.

2.1.2. Vegetaţia lemnoasă

Ancorarea taluzurilor degradate şi îmbunătăţirea stabilităţii pantei depinde, în

principal, de proprietăţile sistemul radicular, cum ar fi: distribuirea rădăcinii şi

rezistenţa la tracţiune (NICOLL et al., 1996; FAISAL et al., 2008; STOKES et al., 2004)

precum şi de condiţiile pedoclimatice.

Cele mai utilizate specii arborescente sunt salcâmul (Robinia pseudacacia),

aninul alb (Alnus incana), aninul negru (Alnus glutinosa), paltinul de munte (Acer

pseudoplatanus), mojdreanul (Fraxinus ornus), sălcioara (Eleagnus angustifolia) etc.


8

2.2. TEHNICI CLASICE ŞI MODERNE DE CONSOLIDARE A TALUZURILOR

Dintre tehnicile clasice de consolidare a taluzurilor au fost descrise un număr de

patru, reprezentate prin:

• căptuşirea cu brazde de iarbă (POPESCU, 1985);

• hidroînsămânţarea - împrăştierea cu utilaje speciale a unui amestec de

seminţe (MOISUC et al., 2008).

• cleionajele - reţea de nuiele împletite între ţăruşi ecarisaţi;

• gabioane - coşuri din plasă de sârmă umplute cu piatră.

În momentul stabilirii soluţiei constructive cât şi la alegerea materialelor puse în

operă se va avea în vedere nu numai conservarea stării mediului în momentul respectiv, ci

şi pe cât posibil o îmbunătăţire a acesteia (NORMATIVE, 2009).

Tehnicile moderne de consolidare a taluzurilor degradate prezentate în teză se referă la:

• plase biodegradabile din iută;

• biosaltea de cocos;

• saltelele preînsămânţate de protecţie - fibre biodegradabile de cocos şi/sau paie;

• matrice de fibre ecologice (soil guard) - mulci din fibre de lemn de ulm;

• pavajul celular cu iarbă (grasscrete);

• geotextile.

CAPITOLUL 3

CADRUL NATURAL AL ZONEI DE EXPERIMENTARE

Municipiul Cluj-Napoca este situat la o altitudine medie de 335 m în zona centrală

a Transilvaniei, având o întindere de 179,5 km². Aşezat în zona de legătură dintre Munţii

Apuseni, podişul Someşan şi Câmpia Transilvaniei, oraşul este intersectat de paralela de

46º46′ latitudine nordică şi meridianul de 23º35′ longitudine estică.

Satul Morău, locul unde a fost amplasat al doilea câmp experimental aparţine

comunei Corneşti şi se află la o distanţă de 48 de km de oraşul Cluj-Napoca. Comuna

Corneşti este situată de-a lungul văii Lujerdiului, afluent de stânga al Someşului Mic,

cu o lungime de 26 km şi un cadru natural situat între Dealurile Dejului şi Clujului cu

altitudini cuprinse între 300 şi 650 m.


9

CAPITOLUL 4

OBIECTIVELE CERCET ĂRII. MATERIALUL ŞI METODE

4.1. OBIECTIVELE CERCETĂRII

În ultimii ani s-au dezvoltat tot mai mult căile de comunicaţie (străzi, şosele de

centură, autostrăzi), spaţiile comerciale, baze sportive etc, în zonele specifice de deal şi

de munte. Pe aceste unităţi de relief amplasarea diferitelor construcţii presupune

lucrări de săpături cu volum mare prin rezultarea implicită a taluzurilor. Taluzurile

artificiale formate sunt inestetice şi se degradează treptat.

Deoarece tot mai multe terenuri aflate în pantă sunt supuse degradării şi

pornind de la premisa ca vegetaţia arbustivă stabilizează şi estetizează bine solul, tema

aleasă are ca obiective principale:

• comportarea unor specii lemnoase ornamentale în condiţii diferite de climă

şi influenţa acestora asupra eroziunii solului, în două localităţi din Podişul Someşan

(Cluj-Napoca şi Morău);

• corelaţia dintre forţa de extragere a plantelor din sol şi caracteristicile

morfo-biologice ale speciilor studiate;

• interacţiunea dintre localitate, sol şi specie în condiţiile celor două câmpuri

experimentale;

• determinarea forţei de extragere a plantelor din sol şi rolul vegetaţiei asupra

stabilizării solurilor;

• studiul privind caracteristicile de creştere, dezvoltare vegetativă, tipul de

sistem radicular, densitatea rădăcinilor şi umiditatea acestora şi influenţa acestora în

refacerea terenurilor degradate;

• valorificare rezultatelor obţinute prin recomandări privind speciile arbustive

care stabilizează cel mai bine solurile erodate şi cele care se recomandă pentru

acoperirea solului;

4.2. ORGANIZAREA EXPERIENŢELOR

Parcela experimentală a fost organizată în zece rânduri pe care s-au plantat

câte zece exemplare din fiecare specie. Distanţa dintre plante pe rând a fost de 0,75 m


10

iar distanţa dintre rânduri de 0,75 m. S-a obţinut astfel o suprafaţă plantată cu arbuşti

de 56,25 m2 (Figura 1).

În vederea realizării scopului şi obiectivelor cercetării s-au organizat experienţe

în care s-a urmărit influenţa şi rolul vegetaţiei asupra degradării taluzurilor s-au luat în

studiat zece specii de arbuşti ornamentali, care au capacitatea de a consolida şi stabiliza

terenurile degradate: Berberis thunbergii, Cornus alba, Cotoneaster horizontalis,

Euonymus fortunei, Forsythia suspensa, Hypericum calycinum, Juniperus horizontalis,

Ligustrum vulgare, Lonicera pileata, Pyracantha coccinea.

Arbuştii ornamentali, cu importanţă estetică şi decorativă, au fost plantaţi

manual, în gropi cu dimensiunea de 30 × 30 cm. În momentul plantării, speciile

arbustive ornamentale prezentau un sistem radicular bine format, cu balot de pământ

pe rădăcini.

4.3. OBSERVAŢII, MĂSURĂTORI ŞI DETERMINĂRI

Biometrizarea caracterele calitative şi cantitative ale speciilor luate în studiu a

constat în efectuarea următoarelor observaţii:

• măsurători asupra sistemului aerian (vegetativ) al plantelor:

- înălţimea plantei, care s-a măsurat cu ruleta (cm);

- numărul de ramificaţii de la bază;

- diametrul mediu al tulpinii care s-a măsurat cu ajutorul şublerului (mm);

S=56,25 m2 mmmm 2 m2

Fig. 1. Schema de amplasare a parcelei experimentare (original)


11

• măsurători asupra sistemului radicular al plantelor:

- adâncimea sistemului radicular prin măsurarea cu ruleta a lungimii

rădăcinilor plantelor extrase din sol (cm);

- diametrul maxim al rădăcinii (mm);

- numărul rădăcinilor laterale;

- lungimea totală a rădăcinilor laterale (cm);

- densitatea lungimii rădăcinilor (cm/m3).

• gradul de acoperire a solului cu vegetaţie (%) a fost determinat în funcţie de

specie şi tipul de creştere al plantelor (dimensiunea tufei). Această caracteristică s-a

determinat cu ajutorul unui pătrat metalic cu lungimea de 1,5 × 1,5 m, dispozitiv care

s-a aşezat peste vegetaţia arbustivă făcându-se apoi o evaluare vizuală a plan-telor în

comparaţie cu solul neacoperit.

4.4. METODE DE LUCRU

4.4.1. Determinarea densităţii r ădăcinilor

Determinarea densităţii rădăcinilor exprimată în m/m3 s-a calculat după formula

(ALI, 2010):

Lungimea totală a rădăcinilor Densitatea rădăcinilor =

Volumul de sol

4.4.2. Determinarea forţei de extragere a plantelor şi calculul pantei

Forţa de extragere a plantelor din sol a fost determinată cu ajutorul aparatului

prezentat la subcapitolul 4.4. Valoarea afişată pe cadranul dinamometrului a fost în

kgf, iar forţa de extragere a plantelor a fost exprimată kN.

Deplasarea pe verticală a plantelor extrase din sol a fost măsurată cu ajutorul

aparatului descris la subcapitolul 4.4. şi cu un metru care a fost poziţionat în sol lângă

planta care urma să fie extrasă. Datele au fost înregistrate din momentul în care s-a

auzit prima trosnitură şi până când pe dinamometru s-a observat o descreştere a forţei.

Înclinaţia pantei s-a stabilit cu ajutorul metodei jaloanelor, în care două jaloane,

unul vertical de doi metri lungime şi unul orizontal de 4 m au fost îmbinate între ele în

aşa fel încât cel care culisează pe un capăt să formeze un unghi drept cu celălalt jalon.


12

Panta s-a calculat cu ajutorul formulei (DÎRJA, 2000):

100D

dP

×=

4.4.3. Modele matematice pentru determinarea pierderilor anuale de sol

Determinarea pierderilor de sol reprezintă o sinteză a factorilor naturali care

exercită o influenţă în declanşarea eroziunii hidrice. Pe baza ecuaţiei universale a

eroziunii (WISCHMEIER et al., 1960) şi a unor studii efectuate de-a lungul anilor în

România, s-a stabilit valoarea unor parametri ce determină pierderile medii de sol.

Astfel ecuaţia universală a pierderilor de sol a fost adaptată de către MOŢOC (1979) şi

denumită ROMSEM (Romanian Soil Erosion Model) (DÎRJA, 2002):

Es = K × Lm × In × S × C × Cs

Pentru determinarea influenţei pantei versantului pe unităţi omogene de relief s-

a utilizat formula:

In = 1,36 + 0,97i + 0,138i2

Calculul grosimii stratului de sol antrenat s-a determinat prin transformarea

pierderilor de sol din t/ha/an în m3/ha/an sau în milimetri strat de sol care a fost spălat

anual pe hectar. Pentru aceste transformări s-a utilizat greutatea volumetrică γ a

materialului solid erodat, stabilit în cadrul studiului pedologic (γ = 1,7), prin

următoarea relaţie:

E (m3/ha zi an) = E (t/ha zi an)/ γ

iar pentru determinarea grosimii de sol spălat în mm s-a utilizat relaţia:

E (mm sol spălat/ha şi an) = E(m3/ha zi an) / 10

În cele două localităţi experimentale s-a calculat media multianuală a

pierderilor de sol, acestea prezentând valori de 8,3 m3/ha pe solul luto-nisipos (Cluj-

Napoca) şi 10,5 m3//ha pe cel argilo-lutos de la Morău. Astfel că intensitatea riscului

erozional în cele două localităţi studiate este carcterizat ca fiind mijlociu la Morău şi

slab pe solul luto-nisipos din Cluj-Napoca (DÎRJA et al., 2002).

4.4.4. Determinarea umidităţii r ădăcinilor

Umiditatea rădăcinilor la cele zece specii de arbuşti ornamentali studiaţi în

cadrul experienţelor a fost determinată în laboratoarele de specialitate de la USAMV

Cluj-Napoca.


13

În prima etapă a experimentului, tulpinile plantelor au fost tăiate de la baza

coletului, apoi rădăcinile au fost spălate şi curăţate pentru a îndepărta orice urme de sol

sau alte impurităţi. După această etapă, rădăcinile s-au tamponat cu ajutorul unui

prosop de bumbac şi au fost lăsate pe o suprafaţă de hârtie absorbantă timp de 3 ore,

apoi s-au cântărit cu un cântar electronic

A doua etapă a constat în uscarea rădăcinilor arbuştilor la 100ºC şi cântărirea

acestora cu ajutorul unui cântar electronic.

Umiditatea rădăcinilor exprimată în procente s-a calculat după formula:

Greutatea rădăcinilor în stare proaspătă - Greutatea rădăcinilor uscate U =

Greutatea rădăcinilor în stare proaspătă × 100

4.4.5. Metode statistice aplicate în interpretarea rezultatelor obţinute

Evidenţierea variabilităţii caracterelor ce influenţează rezistenţa la dislocare a

arbuştilor ornamentali prin extragere a fost interpretată statistic prin utilizarea analizei

varianţei iar exprimarea diferenţelor dintre variante, cu ajutorul testului DL

(ARDELEAN, 2010).

Având în vedere că, pentru majoritatea caracterelor, valorile au fost suficient de

grupate, fără a fi perfect omogene, s-a preferat utilizarea ca martor, a mediei expe-

rienţei, tocmai pentru a ilustra mai corect amplitudinea variaţiei caracterului respectiv.

În reliefarea legăturii dintre specie şi poziţionarea pe pantă a plantelor luate în

studiu în experienţele efectuate s-a utilizat analiza varianţei bifactoriale în seria de

experienţe s2Specie×Poziţie×Localitate. Semnificaţia diferenţelor între cele 30 de variante

rezultate s-a stabilit cu ajutorul testului Duncan (testul comparaţiilor multiple).

Măsura în care forţa de dislocare prin extragerea arbuştilor din sol cu aparatul

confecţionat pentru aceste experienţe, depinde de caracteristicile morfologice ale

plantelor luate în studiu a fost pusă în evidenţă prin analiza corelaţiilor şi a regresiilor.

4.5. DESCRIEREA APARATURII UTILIZATE

Instrumentul utilizat pentru extragerea plantelor din sol şi măsurarea forţei de

extragere a arbuştilor decorativi a fost proiectat de doctorandă şi confecţionat special

pentru efectuarea acestor măsurători.


14

Aparatul se compune din următoarele piese (Figura 2):

• trepied cu picior reglabil;

• dinamometru mecanic;

• troliu mecanic;

• inele de sârmă de diferite diametre.

Testarea forţei de extragere poate fi efectuată în

locaţii diferite atât pe suprafeţe plane, cât şi pe suprafeţe

înclinate, datorită trepiedului care prezintă un picior

reglabil în funcţie de înclinaţia pantei. Trepiedul este

confecţionat din ţeavă de oţel, fiecare picior are câte o talpă pentru a împiedica

pătrunderea aparatului în sol.

Aparatul prezintă în partea superioară un cârlig de care se ataşează

dinamometrul. Acesta are o forţă de extragere de 500 kg, forţă suficientă pentru

tragerea arbuştilor ornamentali din sol.

În partea inferioară a dinamometrului se fixează troliul manual, care are o

rezistenţă de o tonă şi un pas pe clichet de 1 cm la fiecare apăsare. Astfel poate fi

calculată deplasarea pe verticală a plantelor prin numărarea de paşi efectuaţi de clichet

din momentul în care planta începe să se întindă, până în momentul în care rădăcinile

acesteia se rup şi trosnesc.

Inelele de sârmă sunt utilizate pentru a prinde troliul de tulpina arbustului.

Acestea se fixează pe plantă la baza solului şi cu cealaltă parte se leagă de cârligul

troliului. Diametrele inelelor sunt cuprinse între 5-50 mm pentru a se potrivi dife-

ritelor tulpini ale plantelor care se pretează pe terenurile degradate, diametre cuprinse

între 10-60 mm (ALI , 2010).

CAPITOLUL 5

REZULTATELE CERCET ĂRILOR PRIVIND INFLUEN ŢA VEGETAŢIEI ASUPRA REDUCERII EROZIUNII

TALUZURILOR DEGRADATE

Variabilitatea speciilor lemnoase ornamentale studiate în cele două localităţi

analizate în cadrul experienţelor este unul din obiectivele majore ale acestei teze,

Fig. 2. Aparat de măsurare a forţei de extragere


15

precum şi legătura dintre specia ornamentală şi rezistenţa la forţa de extragere, având

în vedere faptul că tot mai multe terenuri din Podişul Someşan se află într-un stadiu

avansat de degradare şi a faptului că vegetaţia se poate adapta diferitelor tipuri de sol

pentru a reduce eroziunea de suprafaţă.

5.1. REZULTATE EXPERIMENTALE PRIVIND VARIABILITATEA CARACTERELOR MORFOLOGICE LA SPECIILE ARBUSTIVE

STUDIATE, SUB INFLUENŢA TIPULUI DE SOL

5.1.1. Înălţimea plantei (cm)

Cele zece specii arbustive analizate au avut înălţimi ale plantelor cuprinse între

28,8 şi 127,6 cm. Între aceste valori extreme distribuţia înălţimii plantelor a fost destul

de omogenă astfel că media înălţimilor celor 10 specii a fost de 59,7 cm. Această

omogenitate ne-a permis ca, în cazul înălţimii plantelor comparaţia variantelor luate în

studiu să fie realizată cu media speciilor considerată ca martor.

Din analiza diferenţelor şi a semnificaţiei acestora se observă că patru specii au

avut valori ale caracterului (înălţimea plantei) semnificativ până la foarte semnificativ

superioare mediei experienţei (Ligustrum vulgare, Hypericum calycinum, Pyracantha

coccinea, Forsythia suspensa). Celelalte specii au prezentat, aproape în totalitate, valori

ale înălţimii plantelor distinct şi foarte semnificativ inferioare mediei experienţei.

Doar două din cele 10 specii analizate se abat faţă de media experienţei în ceea

ce priveşte înălţimea plantei: Juniperus horizontalis prezintă abatere negativă iar

Forsythia suspensa abatere pozitivă ceea ce înseamnă că acest caracter depinde de

interacţiunea dintre specie şi localitate, având în vedere că solul diferă în cele două

zone luate în studiu.

5.1.2. Diametrul tulpinii principale (mm)

Toate speciile analizate prezintă o abatere semnificativă şi distinct

semnificativă, pozitivă sau negativă, faţă de media experienţei, considerată martor,

ceea ce înseamnă că speciile Hypericum calycinum şi Forsythia suspensa sunt

recomandate pentru caracterul urmărit în timp ce speciile Lonicera pileata şi

Cotoneaster horizontalis trebuie evitate.

Diametrului tulpinii principale are o variabilitate relativ mare, cu diametrul cel


16

mai mare dintre speciile studiate prezentându-se Hypericum calycinum (27,6 mm),

urmat de Forsythia suspensa (26,9 mm) şi Cornus alba (26,2 mm), la polul opus se

regăsesc Lonicera pileata (10,5 mm) şi, respectiv, Cotoneaster horizontalis (8,8 mm).

Totodată, se poate observa că la cele trei specii la care diametrul tulpinii

principale depăşeşte media experienţei cu peste 30%, interacţiunea specii × localitate a

avut o influenţă distinct semnificativă asupra caracterului.

5.1.3. Adâncimea sistemului radicular (cm)

Rezultatele seriei de experienţe, prezentate în tabel, arată o omogenitate destul de

ridicată a adâncimii rădăcinilor la cele 10 specii arbustive analizate. Distribuţia valorilor în

jurul mediei este aproape simetrică ceea ce este normal în variabilitatea caracterelor

cantitative. Se observă, din analiza diferenţelor şi a semnificaţiei acestora, că două specii

(Forsythia suspensa şi Hypericum calycinum) au avut valori ale caracterului semnificativ

superioare mediei experienţei, Juniperus horizontalis apropiindu-se de aceasta.

O singură specie, Euonymus fortunei a prezentat valori ale adâncimii rădăcinilor

foarte semnificative inferioare mediei experienţei (BORS-OPRIŞA et al., 2011). De altfel, la

majoritatea speciilor nu s-au înregistrat abateri faţă de media experienţelor, ceea ce

înseamnă că acest caracter depinde în totalitate de interacţiunea dintre genotip şi condiţiile

de mediu ale localităţilor de experimentare.

5.1.4. Numărul r ădăcinilor

Specia influenţează cel mai puternic numărul de rădăcini laterale/secundare,

valoarea F calculată depăşind substanţial valoarea lui F teoretic (154,06>2,61).

Interacţiunea S × L este, de asemenea semnificativă dar cu valoarea F calculată mult

mai apropiată de cea aşteptată, ceea ce sugerează influenţa puternică pe care o are

genotipul asupra acestui caracter.

Din analiza diferenţelor şi a semnificaţiei acestora se observă că o singură specie

(Hypericum calycinum) a avut valori ale caracterului semnificativ superioare mediei, pe

când speciile Cornus alba, Juniperus horizontalis şi Forsythia suspensa au avut valori

foarte semnificativ superioare mediei. Un număr de cinci specii au avut valori ale

caracterului foarte semnificativ inferioare mediei, iar Lonicera pileata a prezentat

valori ale caracterului distinct semnificativ inferioare mediei.


17

Constanţa manifestărilor caracterului în funcţie de condiţiile localităţii de

experimentare se prezintă diferit faţă de cea descrisă anterior. Un număr de cinci specii

se abat semnificativ în plus şi în minus faţă de media experienţelor. Două dintre

speciile analizate prezintă abateri distinct semnificative (Pyracantha coccinea) şi

foarte semnificative (Forsythia suspensa) faţă de media experienţelor. Din analiza

rezultatelor se poate vedea faptul că acest caracter depinde în mod hotărâtor de

interacţiunea dintre specie şi localitate.

5.1.5. Diametrul rădăcinilor (mm)

Din analiza diferenţelor şi a semnificaţiilor acestora se observă că un număr de

trei specii au avut valori ale caracterului studiat foarte semnificativ superioare mediei

(Ligustrum vulgare, Hypericum calycinum şi Pyracantha coccinea), iar Cornus alba a

prezentat o valoare distinct semnificativ superioară. Spre deosebire de speciile

prezentate anterior, patru dintre cele 10 specii analizate, au prezentat valori ale

diametrului celei mai dezvoltate rădăcini foarte semnificativ negative faţă de martor.

În ceea ce priveşte semnificaţia diferenţei faţă de interacţiune, speciile

Ligustrum vulgare, Hypericum calycinum şi Pyracantha coccinea se abat semnificativ,

distinct- şi, respectiv, foarte semnificativ faţă de media experienţelor, ceea ce le

recomandă pentru caracterul analizat în stabilizarea taluzurilor erodate. La polul opus

se află specia Juniperus horizontalis care se abate foarte semnificativ negativ faţă de

media experienţelor.

5.1.6. Lungimea celei mai dezvoltate rădăcini (cm)

Arbuştii ornamentali studiaţi au avut rădăcini de lungimi destul de variate, cele

mai scurte s-au măsurat la Pyracantha coccinea şi Cotoneaster horizontalis (29,3 cm

şi, respectiv, 31,9 cm) iar cele mai lungi la Hypericum calycinum şi Juniperis

horizontalis (52,4 cm şi, respectiv, 49,9 cm) media experienţei fiind de 37,9 mm a fost

considerată martor.

Doar două dintre cele zece specii de arbuşti decorativi analizaţi au prezentat

semnificaţii negative faţă de media experienţei, ceea ce duce la concluzia ca din punctul de

vedere al lungimii rădăcinilor aceste două specii nu se recomandă pentru stabilizarea

taluzurilor. Pe de altă parte, întrucât la majoritatea speciilor interacţiunea genotipului cu


18

condiţiile pedoclimatice sunt foarte apropiate de media caracterului reiese că, în cazul

lungimii rădăcinilor, tipurile de sol şi anii experimentali nu influenţează caracterul.

5.1.7. Umiditatea rădăcinilor (%)

Se observă, din analiza diferenţelor şi a semnificaţiei acestora, că două specii

(Euonymus fortunei şi Juniperus horizontalis) au avut valori ale caracterului foarte

semnificativ superioare mediei experienţei. Surprinzător, Forsythia suspensa, care a

avut abateri pozitive faţă de media experienţei la majoritatea caracterelor studiate, deşi

prezintă un sistem radicular bine dezvoltat, a înregistrat valori foarte semnificativ

inferioare faţă de martor în ceea ce priveşte umiditatea rădăcinilor. Totodată, trebuie

subliniat faptul că speciile Cornus alba şi Ligustrum vulgare au prezentat o abatere

negativă a caracterului faţă de eroare cât şi faţă de interacţiune, având o umiditate

medie a rădăcinilor de circa 58-59%, ceea ce nu recomandă această specie pentru

reducerea eroziunii hidrice deoarece reţine cantitate mai redusă de apă din sol, decât

celelalte specii studiate, pe care o elimină ulterior în atmosferă prin evapotranspiraţie.

În urma acestui proces, plantele cu umiditate ridicată a rădăcinilor ajută la eliminarea

apei din sol, rezultatul fiind stabilizarea taluzurilor.

5.1.8. Densitatea rădăcinilor (m/m 3)

Modul de manifestare al acestui caracter la speciile de arbuşti ornamentali

analizaţi evidenţiază specia Cotoneaster horizontalis (178,3 m/m3) care, la toate

celelalte caractere analizate, a prezentat semnificaţie negativă faţă de media

experienţei considerată martor, sau valori nesemnificativ diferite faţă de acesta. De

remarcat este faptul că la această specie diferenţa caracterului faţă de media experienţei se

menţine semnificativă chiar şi atunci când DL s-a calculat pe baza 2LSs × , ceea ce sugerează

că densitatea rădăcinii este supusă variaţiilor condiţiilor de mediu dar are o condiţionare

genetică importantă. Cu o densitate foarte semnificativă a rădăcinilor se prezintă şi

speciile Forsythia suspensa (194,6 m/m3) şi Lonicera pileata (157,6 m/m3).

Speciile cu cea mai mică densitate a rădăcinilor sunt Berberis thunbergii şi

Euonymus fortunei cu o densitate semnificativ mai mică decât martorul experienţei,

specii care trebuie evitate în momentul înfiinţării unor plantaţii de arbuşti ornamentali

pe taluzuri pentru stabilizarea acestora.


19

5.2. REZULTATE PRIVIND SERIILE DE EXPERIENŢE BIFACTORIALE SPECIE × POZIŢIE PE TALUZ × LOCALITATE

În realizarea variabilităţii totale, specia are o contribuţie semnificativă asupra forţei

de extragere, în timp ce modul de dispunere a plantelor pe taluz are o influenţă oarecare

asupra acesteia. Totuşi interacţiunea dintre specie şi poziţia pe pantă a arbuştilor nu

influenţează în mod real variabilitatea forţei de extragere prin dislocare a plantelor.

Speciile Berberis thunbergii, Juniperus horizontalis, Pyracantha coccinea,

Lonicera pileata, Cotoneaster horizontalis prezintă, conform datelor noastre, o

rezistenţă mică la dislocarea prin extragere (0,4-0,5 kN) deşi între speciile Berberis

thunbergii şi Juniperus horizontalis pe de-o parte şi Pyracantha coccinea, Lonicera

pileata, Cotoneaster horizontalis pe de altă parte, există diferenţe semnificative de comportare.

Cea mai scăzută rezistenţă la extragerea plantelor din sol a fost înregistrată la specia

Euonymus fortunei (0,3 kN), la diferenţe semnificative de restul variantelor studiate,

indiferent de poziţia pe taluz. La polul opus se află specia Forsythia suspensa, care de

asemenea indiferent de poziţia pe taluz a înregistrat cea mai mare forţă de extragere (1,8 kN).

5.3. REZULTATE PRIVIND ANALIZA CORELAŢIILOR DINTRE CARACTERELE MORFOLOGICE ALE PLANTELOR ŞI FORŢA DE EXTRAGERE DIN SOL, ÎN CELE DOUĂ LOCALITĂŢI EXPERIMENTALE

Efectul plantelor şi a sistemului radicular asupra forţei de extragerea din sol este

un caracter antierozional care duce la o stabilizare bună a terenurilor degradate.

Factorii care influenţează efectul de stabilitate al rădăcinilor sunt analizaţi prin forţa

de extragere şi de rezistenţă la rupere ale acestora.

5.3.1. Corelaţia dintre înălţimea speciilor şi for ţa de extragere a plantelor

Poziţionarea valorilor individuale ale lui x şi y, precum şi ecuaţia de regresie

dintre cele două caractere, prezentate în figura 3, sugerează o omogenitate destul de

mare a înălţimii plantei în relaţie cu forţa de extragere prin dislocarea plantelor. Şase

dintre speciile analizate au avut valori ale caracterului situat sub linia de regresie, două

dintre se află situate pe linie (Ligustrum vulgare, Forsythia suspensa) şi una dintre

specii (Cornus alba) a avut valori ale caracterului analizat deasupra liniei de regresie.


20

Chiar dacă arbuştii din specia Pyracantha coccinea au prezentat o înălţime mai

mare a plantelor, forţa de extragere a fost relativ mică (0,5 kN) în comparaţie cu

celalalte specii studiate.

Creşterile anuale la câteva specii de arbuşti studiate la Cluj-Napoca au fost

inferioare celor de la Morău (Cornus alba, Berberis thumbergii, Pyracantha

coccinea), la aceste specii şi forţa de extragere fiind egală sau inferioară (Figura 4).

Fig. 3. Relaţia dintre înălţimea plantelor şi forţa lor de extragere pe

solul luto-argilos din localitatea Morău

Cea mai mică forţă de extragere a arbuştilor prin dislocare, în ambele localităţ

experimentale s-a înregistrat la specia Euonymus fortunei (0,3 kN), deşi talia acestora a

prezentat valori superioare altor specii ca Juniperus horizontalis, Cotoneaster

horizontalis, la care forţa de extragere variază între 0,4-0,5 kN.

Forţa cea mai mare de extragere a plantelor din sol, pentru ambele localităţi a fost

înregistrată la specia Forsythia care, din punctul de vedere al caracterului analizat, se

pretează cel mai bine pentru stabilizarea taluzurilor pe solurile luto-nisipoase şi luto-

argiloase. Din corelaţiile studiate, se poate observa că înălţimea plantelor influenţează

puterea de dislocare a plantelor din sol, ceea ce constituie un caracter antierozional

determinant.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1

Înălţimea plantei / Plant height (cm)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re / Pul

l out

forc

e (k

N)

r = 0,78** R = 0.60 y = 0,18 + 0,01x

20 50 80 165


21

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Înălţimea plantei / Plant height (cm)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,93**R² = 0,86y = 0,02 + 0,01x

Fig. 4. Relaţia dintre înălţimea plantelor şi forţa lor de extragere pe solul luto-nisipos din localitatea Cluj-Napoca

5.3.2. Corelaţia dintre adâncimea sistemului radicular şi for ţa de extragere a plantelor

Cinci dintre speciile analizate prezintă o omogenitate mare a adâncimii

rădăcinii, reieşită din valorile grupate în jurul dreptei de regresie (Euonymus fortunei,

Juniperus horizontalis, Cotoneaster horizontalis, Lonicera pileata, Berberis

thunbergii), aceste specii având rădăcini sub adâncimea de 35 cm iar forţa de extragere

până la maximum 0,6 kN (Figura 5).

Valori dispersate se observă în cazul speciilor Cornus alba, cu adâncimea

rădăcinii de 39,2 cm şi forţă relativ mare de extragere (1,4 kN) şi Forsythia suspensa

cu o talie înaltă (47,8 cm) şi forţa de extragere cea mai ridicată de (1,61 kN), ambele

specii situându-se deasupra liniei de regresie. La polul opus se află specia Pyracantha

coccinea care la o adâncime mare a sistemului radicular a cedat la forţa de extragere

mică (0,5 kN). Relaţia cea mai evidentă între cele două caractere se prezintă la specia

Hypericum calycinum, valoarea corelaţiei aflându-se chiar pe dreapta de regresie.

În Cluj-Napoca, pe solul luto-nisipos se observă o heterogenitate foarte mare a

datelor referitoare la adâncimea rădăcinilor. Comparând cele două localităţi de

30 50 80 163


22

experimentare, cu soluri diferite, se poate concluziona că pe solul luto-argilos din

localitatea Morău, între adâncimea sistemului radicular şi forţa de extragere există

corelaţie pe când la Cluj-Napoca, pe solul luto-nisipos cele două elemente nu

relaţionează (r = 0,54ns).

Fig. 5. Relaţia dintre adâncimea sistemului radicular al plantelor şi forţa lor de extragere pe solul luto-argilos din localitatea Morău

5.3.3. Corelaţia dintre numărul r ădăcinilor şi for ţa de extragere a plantelor

Numărul rădăcinilor laterale influenţează rezistenţa plantelor pe solurile

degradate. Din analiza celor două caractere s-a observat faptul că există o omogenitate

relativ mare între cele două elemente studiate, majoritatea valorilor fiind situate în

jurul liniei de regresie (Figura 6). Excepţie pozitivă de la această omogenitate, în

privinţa caracterului, prezintă specia Ligustrum vulgare care, la un număr foarte mic a

mediei rădăcinilor (9,6) necesită o forţă mare de extragere (1,2 kN).

Coficientul de determinaţie (R2 = 0,38) evidenţiază faptul că variaţia forţei de

extragere a arbuştilor ornamentali studiaţi este determinată în proporţie de 38% de

numărul mediu al rădăcinilor.

Numărul rădăcinilor laterale la speciile studiate pe taluzul din Cluj-Napoca

(Iulius Mall) au fost cuprinse între 7 şi 36,6 (Figura 7).

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Adâncimea sistemului radicular / Root system depth (cm)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,78** R² = 0,60 y = -1,56 + 0,06x

30 35 40 50


23

Fig. 6. Relaţia dintre numărul rădăcinilor laterale şi forţa de extragere pe solul luto-argilos din localitatea Morău

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Numărul rădăcinilor / Root number

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,65*R² = 0,42y = 0,20 + 0,03x

Fig. 7. Relaţia dintre numărul rădăcinilor laterale şi forţa de extragere pe solul luto-nisipos din localitatea Cluj-Napoca

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1

Numărul rădăcinilor / Root number

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,62(*) R2 = 0,38 y = 0,17 + 0,03x

6 10 20 35

7 9 18 37


24

Trei dintre specii (Cotoneaster horizontalis, Lonicera pileata şi Pyracantha

coccinea) au avut forţa de rezistenţă la dislocare egală cu 0,5 kN şi un număr al

rădăcinilor între 7-13, număr ce a scăzut faţă de localitatea analizată anterior, ceea ce

demonstrează încă o dată faptul că numărul rădăcinilor influenţează rezistenţa

plantelor la forţa de extragere (Figura 7).

În ceea ce priveşte comparaţia dintre cele două localităţi se poate observa faptul

că pe solul luto-argilos din localitatea Cluj-Napoca (Iulius Mall), arbustul decorativ

Forsythia suspensa s-a dezvoltat mult mai bine, însumând un număr mediu de 36,6

rădăcini (cu 5,2 rădăcini, în medie) şi o forţă mai mare cu 0,20 kN faţă de localitatea

analizată anterior.

5.3.4. Corelaţia dintre diametrul r ădăcinilor şi for ţa de extragere a plantelor

În literatura de specialitate se găsesc referiri asupra existenţei unei corelaţii

pozitive între forţa de extragere şi diametrul rădăcinilor. NORRIS et al., (2005) a studiat

această teorie pe Avena sativa şi Crataegus monogyna şi a observat că rădăcinile care

au prezentat un diametru mai mic au avut o rezistenţă la forţa de extragere mai mică şi

invers. Din păcate rezultatele erxperienţelor noastre nu confirmă cele spuse anterior,

ceea ce înseamnă că pe solurile luto-nisipoase şi luto argiloase, speciile arbuştii

ornamentali studiate nu prezintă corelaţie între diametrul rădăcinilor şi forţa de

extragere. Aceasta afirmaţie este confirmată de valoarea nesemnificativă a

coeficientului de corelaţie atât la Morău cât şi la Cluj-Napoca (r = 0,18 şi, respectiv, r = 0,20).

5.3.5. Corelaţia dintre diametrul tulpinii principale şi for ţa de extragere a plantelor

Speciile studiate au avut diametre între 8,9 mm (Cotoneaster horizontalis) şi

28,2 mm (Hypericum calycinum) respectiv cu circa 20,0 mm diferenţă între limite.

Poziţionarea valorilor celor două elemente studiate în jurul şi chiar pe dreapta de

regresie indică existenţa corelaţiei între diametrul tulpinii şi forţa de extragere (Fig.8).

Speciile studiate au avut diametre între 8,9 mm (Cotoneaster horizontalis) şi

28,2 mm (Hypericum calycinum) respectiv cu circa 20,0 mm diferenţă între limite.

Poziţionarea valorilor celor două elemente studiate în jurul şi chiar pe dreapta de

regresie indică existenţa corelaţiei între diametrul tulpinii şi forţa de extragere.


25

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Diametrul tulpinii / Stem diameter (mm)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,65*R² = 0,42y = -0,14 + 0,04x

Fig. 8. Relaţia dintre diametrul tulpinii şi forţa de extragere pe

solul luto-argilos din localitatea Morău

După cum reiese din figură, la şase dintre speciile studiate (Cotoneaster

horizontalis, Lonicera pileata, Euonymus fortunei, Pyracantha coccinea, Juniperus

horizontalis, Berberis thunbergii) chiar dacă există o creştere progresivă a diametrului

tulpinii, forţa de extragere ia valori foarte apropiate, între circa 0,30 kN şi 0,60 kN.

Trei specii (Ligustrum vulgare, Forsythia suspensa, Cornus alba) se distanţează

puternic faţă de cele prezentate anterior, acestea opunând rezistenţă la forţă de

extragere mult mai mare, practic dublă, încadrată între 1,20 kN şi 1,60 kN, deşi

diametrul tulpinii principale creşte doar cu circa 2-3 mm.

Corelaţia cea mai evidentă între diametrul tulpinii şi forţa de extragere s-a

observat la speciile Pyracantha coccinea şi Hypericum calycinum ale căror valori se

află chiar pe dreapta de regresie.

La Cluj-Napoca (Iulius Mall) pe un sol nisipo-argilos se observă o omogenitate

relativ mare a valorilor, având în vedere diferenţele relativ mici între diametrul tulpinii

principale la cele zece specii de arbuşti ornametali studiaţi (Figura 9).

Este de remarcat că, în general, toate speciile de pe taluzul din Cluj-Napoca au avut o

creştere mai mare a diametrului tulpinii faţă de cel din Morău, ceea ce indică faptul că

pe un sol luto-nisipos arbuştii ornamentali s-au dezvoltat mai bine. Cel mai mare

8.5 17 25 28.5


26

diametru a tulpinii pe ambele tipuri de sol studiate a prezentat specia Hypericum

calycinum (28,2 mm respectiv, 29,3 mm).

Fig. 9. Relaţia dintre diametrul tulpinii şi forţa de extragere pe solul luto-nisipos din localitatea Cluj-Napoca

Diametrul cel mai mic, în ambele localităţi de experimentare a prezentat specia

Cotoneaster horizontalis (8,9 mm respectiv, 9,6 mm) care a necesitat şi o forţă de

extragere foarte similară (0,4-0,5 kN).

5.3.6. Corelaţia dintre deplasarea pe verticală a arbuştilor şi for ţa de extragere a plantelor

Corelaţia dintre deplasarea pe verticală a arbuştilor în timpul dislocării acestora

din sol şi forţa de extragere este distinct semnificativă (r = 0,78**), cu o pantă

ascendentă a dreptei de regresie (b = 0,12), coeficientul de determinaţie (r2 = 0,60)

evidenţiind faptul că variaţia forţei de extragere este determinată în proporţie de 60%

de distanţa parcursă în timpul dislocării din sol (Figura 10).

Speciile Cornus alba şi Forsythia suspensa au avut cea mai mare distanţă de

deplasare în urma întinderii pe verticală ceea ce confirmă datele din literatura de

specialitate demonstrând că plantele cu elasticitate mare sunt greu de dislocat şi rezistă

factorilor distructivi de mediu.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Diametrul tulpinii / Stem diameter (mm)

Forţa

de

extra

gere

(kN

)

9 17 25 30

r = 0,65* R² = 0,42 y = - 0,04 + 0,03x


27

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deplasarea pe verticală / Vertical displacement (cm)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = 0,78**R² = 0,60y = -0,41 + 0,125x

Fig. 10. Relaţia dintre deplasarea pe verticală şi forţa de extragere a plantelor de pe solul luto-argilos din localitatea Morău

Situaţia din localitatea experimentală Cluj-Napoca pe solul luto-nisipos se

prezintă cu totul altfel, majoritatea valorilor forţei de extragere fiind relativ redusă, în

comparaţie cu cele de pe taluzul din Morău (Figura 11).

Fig. 11. Relaţia dintre deplasarea pe verticală şi forţa de extragere a plantelor de pe solul luto-nisipos din localitatea Cluj-Napoca

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deplasarea pe verticală / Vertical displacement (cm)

Forţa

de

extr

ager

e / Pul

l ou

t fo

rce

(kN

)

r = 0,82** R2 = 0,67 y = -0,52 + 0,13x

6 7 8 11 16

6 8 9 16


28

Valorile deplasării pe verticală sunt cuprinse între 6,5 cm (Berberis thumbergii)

şi 15, 2 cm (Hypericum calycinum). Cea mai mică deplasare pe verticală a necesitat şi

cea mai mică forţă aplicată plantelor în vederea extragerii ceea ce relevă o corelaţie

între cele două elemente. Totuşi, din figură reiese faptul că la o creştere relativ uniformă

a deplasării pe verticală, la şase dintre speciile studiate, forţa de extragere necesară

dislocării creşte aproape nesemnificativ (cu 0,1 kN).

În comparaţie cu localitatea Morău, la Cluj-Napoca deplasarea pe verticală, influenţată

de forţa de extragere a plantelor a fost practic identică pentru majoritatea speciilor.

5.3.7. Corelaţia dintre lungimea maximă a rădăcinilor şi for ţa de extragere a plantelor

Legătura dintre cele două variabile (r = 0,83**) este distinct semnificativă, în

timp ce indicele de regresie are valoare scăzută (b = 0,05), demonstrând că forţa de

extragere depinde de valoarea a şi mai puţin de valoarea coeficientului de regresie

(Figura 12).

Analizând indicele de determinaţie se poate observa că dintre toate caracterele

analizate anterior, procentul cel mai mare (68%) prin care un caracter a influenţat forţa

de extragere s-a înregistrat pentru lungimea rădăcinii maxime (R2 = 0,68).

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lungimea celei mai dezvoltate rădăcini / Length of the most developed root (cm)

Fo

r ţa

de

ext

rag

ere

/

Pul

l out

forc

e (k

N)

r = 0,83**R² = 0,68y = -1,23 + 0,05x

Fig.12. Relaţia dintre lungimea celei mai dezvoltate rădăcini şi forţa de extragere a plantelor de pe solul luto-argilos din localitatea Morău

28 33 40 50


29

Lungimea maximă a rădăcinilor se încadrează între 28,5 cm la specia Pyracantha

coccinea şi 49,8 cm la Forsythia suspensa. Şi în acest caz, se observă că şase dintre

speciile studiate (Pyracantha coccinea, Cotoneaster horizontalis, Juniperus horizontalis,

Eounymus fortunei, Berberis thunbergii, Lonicera pileata) necesită o forţă redusă de

extragere (între 0,2-0,6 kN) chiar dacă lungimea rădăcinii principale creşte progresiv.

Grupul alcătuit din celelalte patru specii (Cornus alba, Ligustrum vulgare, Hypericum

calycinum şi Forsythia suspensa) necesită forţă de extragere superioară, între 1,0-1,6 kN,

la o creştere graduală a lungimii celei mai dezvoltate rădăcini.

Se poate observa că dispersia valorilor individuale ale lui x şi y, precum şi

ecuaţia de regresie dintre cele două caractere, prezentate sugerează o dispersie extrem

de eratică a valorilor forţei de extragere sub influenţa lungimii maxime a rădăcinilor.

În comparaţie cu localitatea analizată anterior, indicele de corelaţie a prezentat o

valoare nesemnificativă (r = 0,43ns), corelaţia nefiind asigurată statistic, ceea ce reiese clar şi

din heterogenitatea accentuată a poziţionării arbuştilor în funcţie de cele două elemente.

5.3.8. Corelaţia dintre umiditatea rădăcinilor şi for ţa de extragere a plantelor

Coeficientul de corelaţie cu valoarea r = -0,84** indică existenţa unei relaţie

distinct semnificativ negative între elementele studiate. Relaţia dintre forţa de extragere şi

umiditatea rădăcinilor este descrisă de dreapta de regresie descendentă, cu panta b = -0,07.

Astfel, în urma creşterii umidităţii rădăcinilor scade forţa de extragere (Figura 13).

Indicele de determinaţie (R2 = 0,70) arată că forţa de extragere este determinată

în proporţie de 70% de umiditatea rădăcinii.

Este interesant de remarcat că cinci dintre speciile analizate (Forsythia

suspensa, Cornus alba, Hypericum calycinum, Lonicera pileata şi Juniperus

horizontalis) au valorile amplasate pe linia de regresie , ceea ce înseamnă că există o

corelaţie strânsă între elementele analizate.

Umiditatea cea mai scăzută s-a observat în cazul speciei Forsythia suspensa

(49,3%) iar cea mai mare, de 66,7% s-a întâlnit la specia Juniperus horizontalis. Patru

specii arbustive care au valori poziţionate sub dreapta de regresie (Cotoneaster

horizontalis, Berberis thunbergii, Pyracantha coccinea, Euonymus fortunei) au

umiditate relativ mare, totuşi rădăcinile cedează la o forţă de extragere mică (0,3-0,5 kN).


30

Fig. 13. Relaţia dintre umiditatea rădăcinilor şi forţa de extragere pe solul luto-argilos din localitatea Morău

Indicele de corelaţie dintre cele două caractere, în localitatea Cluj-Napoca este

nesemnificativ, ceea ce dovedeşte că forţele de extragere nu sunt în totalitate

dependente de umiditatea rădăcinilor.

5.3.7. Corelaţia dintre densitatea rădăcinilor for ţa de extragere a plantelor

Densitatea rădăcinilor pe unitate de măsură la două dintre cele zece specii studiate

(Ligustrum vulgare, Cornus alba) se distanţează de linia de regresie, dublându-se forţa de

extragere. Se remarcă, de asemenea, specia Lonicera pileata, care necesită o forţă de

extragere medie (0,6 kN) la o densitate foarte ridicată (194 m/m3).

Legătura dintre cele două variabile, exprimată prin indicele de corelaţie, este

distinct semnificativă (r = 0,77**), panta de regresie fiind foarte scăzută (b = 0,006).

Coeficientul de determinaţie (R2 = 0,59) indică faptul că variaţia forţei de extragere prin

dislocarea arbuştilor ornamentali din sol depinde în proporţie de 59% de densitatea

sistemului radicular.

Valorile densităţii rădăcinilor plantelor studiate de pe solul luto-nisipos din

localitatea Cluj-Napoca au fost cuprinse între şi 70,5 şi 176,7 m/m3.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Umiditatea rădăcinilor / Root moisture (%)

Fo

rţa d

e e

xtra

ge

re /

P

ull o

ut fo

rce

(kN

)

r = -0,84** R² = 0,70 y = 5,22 - 0,07x

49 60 62 67


31

Speciile ale căror poziţie se distanţează faţă de dreapta de regresie se comportă

în felul următor: deşi specia Cotoneaster horizontalis a avut o densitate mare, de 162,6

m/m3 forţa de extragere la care rădăcinile au cedat este foarte mică (0,5 kN); Cornus

alba a avut cea mai mare densitate dintre toate cele zece specii studiate şi o forţă de

extragere medie (0,9 kN).

5.4. REZULTATE PRIVIND GRADUL DE ACOPERIRE A TALUZULUI CU VEGETAŢIE

Pe solul luto-nisipos din localitatea Cluj-Napoca, un număr de două specii au

avut un grad bun de acoperire a solului (Berberis thunbergii, Euonymus fortunei) cuprins

între 60-80%. În timp ce specia Euonymus fortunei pe solul luto-argilos de la Morău a

manifestat o scădere gradului de acoperire, Berberis thunbergii a avut o creştere

spectaculoasă (Figura 14).

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Cornus alba

Ligustrum vulgare

Berberis thunbergii

Hypericum calycinum

Euonymus fortunei

Juniperus horizontalis

Pyracantha coccinea

Forsythia suspensa

Lonicera pileata

Cotoneaster horizontalis

Sp

eci

i arb

ust

ive

/

Shru

bs

Gradul de acoperire cu vegetaţie / Vegetation cover level

Cluj-Napoca

Morău

Fig. 14. Influenţa tipului de creştere a plantelor asupra gradului de acoperire a taluzurilor cu vegetaţie în cele două locaţii experimentale

Influenţa tipului de creştere a plantelor asupra gradului de acoperire a fost

redusă pentru speciile Pyracantha coccinea, Forsythia suspensa, Cotoneaster

horizontalis care au avut cel mai mic grad de acoperire a solului cuprins între 42-50% pe

solul luto-nisipos şi 56-60% pe cel luto-argilos.


32

CAPITOLUL 6

EFICIEN ŢA ECONOMIC Ă A DIFERITELOR METODE DE STABILIZARE A TALUZURILOR

Din diferitele modalităţi (clasice şi moderne) antierozionale de stabilizare a

unui teren degradat aflat în pantă am ales pentru studiul economic, un număr de cinci

variante reprezentative, printre care şi metoda plantării vegetaţiei arbustive în scopul

stabilizării terenurilor degradate, prezentată în această teză.

Calculele s-au efectuat pentru o suprafaţă de 100 m2 pentru fiecare variantă

utilizată, acestea au fost sintetizate sub forma unor tabele care cuprind preţurile

aferente lucrărilor, după cum urmează:

• preţul materialelor şi cheltuielile de aprovizionare;

• manopera necesară realizării lucrărilor cu cotele aferente;

• chiria utilajelor la variantele care necesită lucrări mecanizate.

Dintre toate metodele de consolidare a unui taluz degradat cu o suprafaţă de

100 m2 analizate, putem observa faptul că varianta amenajării prin utilizarea plasei

biodegradabile este cea mai avantajoasă metodă. Totuşi deoarece scopul nostru era, pe

lângă ideea de a găsi o modalitate de stabilizare a taluzurilor degradate, şi cea de a

oferi un aspect plăcut care să se integreze armonios în peisajul rural sau urban pentru

solurile luto-nisipoase şi luto-argiloase se recomandă prima variantă analizată. Această

metodă antierozională reprezintă o investiţie cu costuri mai mici decât majoritatea

metodelor de combatere a eroziunii de pe taluzurile degradate, având în acelaşi timp şi

o valoare estetică pronunţată.

CAPITOLUL 7

CONCLUZII ŞI RECOMAND ĂRI

� Înălţimea plantelor reprezintă un caracter care depinde în mod hotărâtor de

interacţiunea dintre specie şi localitate astfel că din cele zece specii de arbuşti

decorativi luaţi în studiu, patru (Ligustrum vulgare, Hypericum calycinum, Pyracantha

coccinea, Forsythia suspensa) au avut valori ale caracterului semnificativ până la

foarte semnificativ superioare mediei experienţei.


33

� Diametrul rădăcinilor constituie un caracter ce determină direct sau indirect,

rezistenţa speciilor analizate la eroziune. Din cele 10 specii utilizate în evaluarea stabilizării

taluzurilor cu ajutorul vegetaţiei, trei dintre ele au prezentat valori ale diametrului rădăcinii

foarte semnificativ superioare mediei (Ligustrum vulgare, Hypericum calycinum şi

Pyracantha coccinea), iar patru (Euonymus fortunei, Juniperus horizontalis şi Cotoneaster

horizontalis) semnificativ şi foarte semnificativ inferioare mediei.

� Modul de manifestare al densităţii rădăcinilor la speciile de arbuşti

ornamentali analizaţi, evidenţiază specia Cotoneaster horizontalis (178,3 m/m3) care,

la toate celelalte caractere analizate, a prezentat semnificaţie negativă faţă de media

experienţei. Cu o densitate foarte semnificativă a rădăcinilor se prezintă şi speciile

Forsythia suspensa (194,6 m/m3) şi Lonicera pileata (157,6 m/m3). Speciile cu cea mai

mică densitate a rădăcinilor sunt Berberis thunbergii şi Euonymus fortunei.

� Corelaţia dintre înălţimea speciilor şi forţa de extragere a plantelor este

asigurată statistic în ambele localităţi de experimetare. Corelaţia este pozitivă, dreapta de

regresie ascendentă, iar valorile relativ omogen sunt dispuse în jurul liniei de regresie. În

cazul speciilor Juniperus horizontalis, Cotoneaster horizontalis, Ligustrum vaulgare,

Cornus alba, pe ambele soluri s-a observat o corelaţie strânsă.

� Cu câte o excepţie pozitivă şi negativă şi în cazul relaţiei dintre numărul

rădăcinilor şi forţa de extragere se constată o dispunere eratică a valorilor în jurul

dreptei ascendente de regresie. În timp ce pe solul luto-argilos, cea mai bună corelaţie

s-a observat la specia Lonicera pileata, pe solul luto-nispos s-au evidenţiat speciile

Pyracantha coccinea şi Hypericum calycinum.

� Deplasarea pe verticală a arbuştilor ornamentali este corelată pozitiv cu forţa

de extragere a plantelor, nivelul acestei forţe fiind aproape identic pentru majoritatea

speciilor studiate în cele două localităţi (Morău şi Cluj-Napoca). Totuşi, în ceea ce

priveşte cea mai strânsă corelaţie se evidenţiază Euonymus fortunei şi Pyracantha

cocinea pe ambele soluri studiate.

� Speciile care au prezentat cel mai mare procent de acoperire a solului sunt

Hypericum calycinum (100%), Juniperus horizontalis (83%) pe solul luto-nisipos şi

Cornus alba (90%) pe solul luto-argilos. Totuşi Hypericum calycinum a înregistrat un

procent ridicat, de 85% şi în condiţiile pedoclimatice din localitatea Morău.


34

� Amenajarea taluzului cu vegetaţie arbustivă, în vedera stabilizării acestuia, este

o metodă de combatere a degradării terenurilor, care deşi se ridică la costuri mai mari

2101,90 lei, nu depăşeşte lucrările clasice antierozionale (2153,96 lei în cazul cleionajelor).

RECOMANDĂRI

� Specia Forsythia suspensa indiferent de tipul de sol şi poziţia pe panta

taluzului a prezentat cea mai mare rezistenţă la dislocarea prin extragere (1,7 kN), la

diferenţă semnificativă de toate celelalte specii ale experienţei, de aceea este

recomandată utilizarea ei în amenajarea taluzurilor în scop antierozional, dar şi

peisager pentru un efect decorativ agreabil primăvara devreme.

� Hypericum calycinum se recomandă pentru stabilizarea taluzurilor degradate

pe terenurile luto-nisipoase, având cel mai mare grad de acoperire cu vegetaţie a

solului. Deşi este o specie tapisantă, Cotoneaster horizontalis nu a avut un

comportament aşteptat pe cele două tipuri de sol analizate.

� Majoritatea speciilor au prezentat valori diferite ale poziţiei pe taluz în ceea

ce priveşte forţa de dislocare a plantelor; se recomandă pentru diminuarea eroziunii

unui taluz plantarea speciilor Cornus alba, Ligustrum vulgare, Forsythia suspensa,

Lonicera pileata în partea superioară a taluzului, Hypericum calycinum la mijloc şi

Juniperus horizontalis la bază.

BIBLIOGRAFIE SELECTIV Ă

1. ALI F., 2010, Use of vegetation for slope protection: Root mechanical properties of some tropical plants International Journal of Physical Sciences, 5(5):496-506.

2. ARDELEAN, M., 2010, Principii ale metodologiei cercetării agronomice şi medical veterinare, Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca.

3. BUDIU, V., ANA CIOTLAUS, F. MATEI, M. DÎRJA, I. POP, M. M ICULA , 2008, The study of the soil porosity on landslide area : Bull.USAMV Cluj-Napoca. Horticulture 65 (2): 490-495.

4. BORS-OPRIŞA SONIA, M. DÎRJA, ADELINA DUMITRAŞ, PĂUNIŢA BOANCĂ, 2011, Root density assessment of six ornamental shrub species used to stabilize eroded slopes in Morău village, Cluj County, Bul. USAMV-CN, 68(1):288-291.

5. COPPIN, N.J., I.G. RICHARDS, 1990, Use of Vegetation in Civil Engineering. CIRIA Burrerworths: London.

6. DIRR M. H. , 1997, Trees and shrubs, Timber Press Inc., Portland, Oregon.


35

7. DÎRJA M., 2000, Combaterea eroziunii solului, Editura Risoprint, Cluj-Napoca

8. DUMITRAŞ ADELINA , SONIA BORS-OPRIŞA, PĂUNIŢA POP, D. CLAPA, A. DAMIAN, A. TELEUŢĂ, E. ALEXANDROV, 2011, Amenajarea şi integrarea taluzurilor degradate într-un peisaj propus, Rev. Botanica, Chişinău, 3(3):167-176.

9. FAISAL , H.A., O. NORMANIZA , 2008, Shear strength of soil containing vegetation roots, Soils and Foundations. 48(4):587-596.

10. GREENWOOD, J., J. NORRIS, J.I. WINT, 2004, Assessing the contribution of vege-tation to slope stability’, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, vol. 157, no. 4:199-207.

11. KALLIOKOSKI , T., P. NYGREN, & R. SIEVANEN. 2008. Coarse root architecture of three boreal tree species growing in mixed stands, Silva Fennica 42(2):189-210.

12. LAL , R., 2006. Understanding China and India: security implications for the United States and the World. p. Greenwood Publishing.

13. LOUWAGIE G., S. H. GAY, A. BURRE, 2009, Soco – Sustainable Agriculture and Soil Conservation, 2007-2009, European Comunities.

14. MOISUC A., V. SĂRĂŢEANU, 2008, Gazonul, Editura Agroprint, Timişoara.

15. NORRIS, J.E., J.R. GREENWOOD, A. ACHIM, B.A. GARDINER, B.C. NICOLL, L.H. CAMMERAAT , S.B. M ICKOVSKI, 2007, Hazard assessment of vegetated slopes. In: Stokes et al. (eds.), Slope stability and erosion control: Ecotechnological solutions. Springer, Dordrecht. pp.119-166.

16. STOKES ALEXIA ., J. BALL , A.H. FITTER, P. BRAIN, M.P. COUTTS, 1996, Experimental investigation of the resistance of model root systems to uprooting, Annals of Botany, 78:415-421.

17. STOKES ALEXIA , I. SPANOS, J.E. NORRIS, 2004, Eco - and ground bioengineering: Te use of vegetation to improve slope stability, Proceedings of the first International Symposium on eco-engineering, Ed. Springer, Olanda.

18. TELFARD, T., 1995, Vegetation and Slopes, London.

19. VAN BEEK, L.P.H., WINT J., CAMMERAAT L.H., EDWARDS J.P., 2005, Observation and simulation of root reinforcement on abandoned Mediteranian slopes. Plant and Soil 278:55-74.

20. WU, T.H., W.P. MCKINNEL, D.N. SWANTSON, 1979, Strength of tree roots on Prince of Wales Island, Alaska. Can. Geotech.J., 16(1):19-33.

21. YANG XIAO-QING, HU BAO-QING, 2006, Quality Characteristics of Soils in Karst Rocky-Desertified Areas With Ecosystem Under Restoration Succession A Case Study of Chengjiang Subwatershed, Du’an County, Guangxi, Journal of Ecology and Rural Environment.

22. ***A NUARUL STATISTIC AL ROMÂNIEI , 2006; 2009, Ed. Revista Română de Statistică.

23. ***Normative privind proiectarea Şi executarea lucrĂrilor de terasamente, 2009, Vol.1, Ed. Matrix Rom.

Documents

CERCET ĂRI PRIVIND STUDIUL ŞI CONTROLUL · procesului de degradare prin eroziune şi din aceast ă cauz ă vegeta ţia cultivat ă sau spontan ă are o influen ţă puternic ă