Utilizarea tufurilor vulcanice în agricultură
Pentru a determina folosirea optimă a zeoliţilor naturali în agricultură, acvacultură, tratamentul apei sau în alte aplicaţii practice, este necesar să recunoaştem nu numai toate calitatile lor,ci şi limitele acestora, Semmens M. J. (1984).
Începutul utilizării tufurilor vulcanice în agricultură trebuie căutat în Japonia, ţara multiplelor tragedii provocate de activităţile vulcanice. În 1943 un ziar japonez semnala că un material format prin alterarea rocii vulcanice – deci conţinând zeoliţi – îmbunătăţeşte mult proprietăţile solului. Rezultatele obţinute de agricultorii japonezi au stârnit interesul oamenilor de ştiinţă care abia după 1960 au început să studieze proprietăţile tufurilor zeolitice, influenţa şi mecanismul care determină îmbunătăţirea solului. Ceea ce în Japonia era deja încetăţenit ca o tradiţie a fost preluat apoi de către alte state, ca S.U.A., Anglia, U.R.S.S., R. P. Bulgaria etc. De aici tuful vulcanic zeolitic a fost comercializat în numeroase ţari din sud-est-ul Asiei pentru a fi aplicat pe soluri în vederea neutralizării acidităţii, ca suport pentru îngraşăminte, fungicide, erbicide etc.
Aprofundarea cunoaşterii proprietăţilor acestor roci şi a mineralelor componente a zeoliţilor în special, a lărgit ulterior foarte mult sfera lor de utilizare. În literatura de specialitate sunt deja publicate numeroase sinteze privind rezultatele obţinute în acest domeniu în Japonia (Torii, 1978), [203], în China ( Zhang, 1982), [276], în U.R.S.S. ( Tsitsishvili şi colab.,1984), [203], în Bulgaria (Stoilov şi Popov, 1982), [276] etc. Lucrări de diplomă şi de doctorat au susţinut MacKokn (1978), Lewis (1981), Weber (1982) şi alţii (anexa 2).
Ţările socialiste din Europa centrală, ca şi R. P. Chineză şi Cuba, care dispun de importante zăcăminte de tufuri vulcanice, deşi au abordat cu întârziere studiul acestora, au trecut destul de repede la utilizarea lor diversificată.
În cele ce urmează, încercăm să prezentem în formă succintă experienţa acumulată în aceste domenii de diverse ţări, subliniind în acelaşi timp calităţile, deficienţele materialului şi factorii externi care interferând, pot determina rezultate negative. Agricultura cu ramurile sale, pedologia, agrochimia şi zootehnia, este citată în literatura mondială ca prim beneficiar al zeoliţilor naturali utilizaţi ca amelioratori ai solurilor, agenţi antiaglutinanţi, suport pentru condiţionarea pesticidelor, adsorbanţi ai metalelor grele etc. În zootehnie sunt utilizaţi ca aditivi furajeri, iar în acvacultură ca aditivi furajeri şi agenţi de purificare a apelor şi îmbogăţirea acestora în oxigen. Conservarea furajelor, fructelor, legumelor şi diminuarea mirosurilor din adăposturile animalelor sunt domenii de utilizare deloc neglijabile [203]. Tufurile zeolitice corect granulate acţionează ca aeratori ai solului şi neutralizatori ai solurilor acide. Zeoliţii controlează eficient eliberarea elementelor nutritive din îngrăşaminte datorită adsorbţiei şi cedării lor treptate, diminuând posibilitatea pierderii acestora sub acţiunea factorilor climatici.
Sursa: “Tufurile Vulcanice Zeolitice – proprietăți și utilizări în agricultura și protecția mediului înconjurător”. Autori: Artimon Barbat și Alexandru Marton

Este cunoscută din vechime dezvoltarea luxuriantă a vegetaţiei pe versantele foştilor vulcani activi.
După afirmaţiile lui Minato (1968) principala utilizare a zeoliţilor naturali din Japonia constă în împrăştierea lor pe soluri, pentru neutralizarea acidităţii şi pentru controlul eliberării unor cationici din îngrăşămintetele chimice administrate. Se pare că primele cercetări în acestă direcţie au fost efectuate de Yamagata in 1966, care a urmărit efectul adăugării pudrei zeolitice în orezării şi pe alte terenuri cultivate [62, 203].
Din Japonia, tuful zeolitic a fost comercializat in Taiwan, Coreea şi alte ţari din sud-est-ul Asiei. Aplicarea tufului zeolitic pe sol s-a făcut fie separat înaintea îngrăşamintelor, fie împreună cu acestea, fin divizat şi încărcat cu îngrăşăminte pe bază de azot şi potasiu. Yoshinaga şi colaboratorii au brevetat în 1973 un procedeu de obţinere a granulelor zeolitice ca suport de fungicide organofosforice, iar Mori şi colaboratorii (1974) cercetează efectul dimensiunii particulelor şi a ratei de aplicare a zeoliţilor „încărcaţi” cu erbicidul necesar culturilor de orez (anexa 1).
În U.R.S.S., mai ales în R.S.F. Georgia, datorită bogăţiei zăcămintelor de tufuri zeolitice, au luat au avânt deosebit după 1970, rezultatele fiind prezentate la simpozionul de la Suhumi (1978) şi la cele din S.U.A. (1982). Tsitsishvili şi colaboratorii [203] evidenţiază că în regiunile subtropicale din U.R.S.S. creşte eficienţa fertilizatorilor, prin administrarea zeoliţilor naturali.
Lucrarea de sinteză a lui MacKown [anexa 2], cu privire la rolul mineralelor zeolitice în ameliorarea solurilor din S.U.A. . căt şi, experimentarea utilizării lor în cultura plantelor, inclusiv în horticultură (Barbarick şi Pirela 1984), au evidenţiat efectul pozitiv al acestora. Având în vedere că în S.U.A. şi Canada fermele agricole sunt organizate la altă scară decât in Japonia şi Europa compararea rezultatelor este mai puţin semnificativă.
Aplicaţiile zeoliţilor naturali in agricultura chineză au fost sintetizate de Zhang [276]. Începând din 1972 când s-a descoperit primul zăcământ zeolitic din această ţară s-a evidenţiat utilitatea lor la ameliorarea solului destinat culturilor de orez, grâu, viţă de vie etc. Sporurile obţinute au fost cuprinse între 3 – 15% îmbunătăţindu-se totodată şi calitatea boabelor de orez.
În Ungaria s-a abordat problema combinării zeoliţilor cu ape reziduale – lignit şi aplicarea lor pe diferite tipuri de soluri, urmărindu-se efectele asupra dezvoltării vegetaţiei şi asupra producţiei. Nu au fost neglijate nici aspectele bacteriologice şi parazitologice [95].
În Bulgaria, tuful clinoptilolitic este considerat ca un rezervor de elemente nutritive ce poate fi utilizat cu succes în sere, ca substrat pentru înrădăcinarea florilor şi a legumelor. În funcţie de specia cultivată s-au obţinut sporuri de producţie între 20 – 150% greutate [276].
În România, preocupările de îmbunătăţire a solurilor datează din anul 1931 când Cernescu [cit. 45] a utilizat permutiţi, argile adsorbante şi zeoliţi de tip chabazit. În cartea sa „ Zăcămintele nemetalifere din România’’ Brana (1967) aminteşte de utilizarea rocilor zeolitice din Valea Leucii la ameliorarea solurilor sărate prin realizarea unei „perdele filtru”.
Lăpuşan şi colaboratorii (1974) au cercetat influenţa tufurilor vulcanice asupra producţiei de trifoi, pe soluri nisipoase şi podzolice. Bogaci şi colaboratorii [231] au experimentat tuful vulcanic din zăcământul Perşani (jud. Braşov) la ameliorarea solului argiloiluvial de la Ucea de Sus. Solul s-a caracterizat printr-o capacitate redusa de schimb ionic şi conţinut redus de argilă sub doi microni. Conţinutul de potasiu schimbabil şi rezerva de potasiu au fost de asemenea foarte reduse. Potasiul din Îngrăşământ, fiind în întregime solubil, întreaga cantitate disponibilă este preluată de vegetaţie în perioada unei singure culturi. Ionul K⁺ din tuful vulcanic, aflându-se în formă schimbabilă este cedat plantelor în mod treptat asigurându-le astfel o rezervă pe timp îndelungat. S-a constatat că potasiul din îngrăsămintele potasice determină o scădere a concentraţiei de magneziu din sol, în special la cultura ovăzului. Tuful vulcanic, conţinând şi el magneziu nu dezechilibrează balanţa potasiu-magneziu. La doza de 2 500 kg/ha tuf zeolitic s-au evidenţiat sporuri însemnate la producţie la cultura ovăzului ( Bogaci şi colab., 1979), [231].
Alte experienţe au fost efectuate de Bogaci şi colaboratorii pe psamosolul de la Dăbuleni, jud. Dolj, pe solurile cernoziomoide de la S.C.A. Suceava, I.C.P.C. Braşov, pe luvisolurile albice de la S.C.A. Albota jud. Argeş şi S.C.A. Livada jud. Satu Mare. Cantitatea de tuf zeolitic adăugată a fost calculată astfel încât potasiul schimbabil din tuf să fie în cantităţi egale cu potasiul din varianta de comparaţie cu sare potasică 40% din import. Au rezultat astfel, doze de tuf intre 3,3 t/ha şi 10 t/ha corespunzând la 80 – 240 kg K2O/ha. Experienţele au avut loc pe fond constant de N şi P stabilit în funcţie de condiţiile de sol şi plantă cultivată. Valorile relative ale saturaţiei în potasiu (VK) a complexului absorbtiv al solului sub influenţa aplicării sistematice timp de 4 ani a tufului vulcanic zeolitic, comparativ cu valorile obţinute prin aplicarea acelor doze de potasiu sub formă de sare potasică sunt cuprinse în tabelul 6.1 (în procente).
Tabelul 6.1 Rezultatele comparative la aplicarea tufului vulcanic şi a sării de potasiu (Bogaci şi colab., 1935 – comunicare personală)
Din aceste experimente a rezultat de asemenea că dozele de tuf vulcanic aplicate asigură un nivel al potasiului accesibil în sol, egal sau mai mare decât cel obţinut cu sarea potasică de concentraţie 40%. La sfârşitul perioadei de experimentare, în toate punctele, nivelul potasiului accesibil şi saturaţia în potasiu a complexului absorbtiv au crescut în variantele cu tuf faţă de martor. Acest fapt este deosebit de important în cazul solurilor nisipoase (Dăbuleni) deoarece prin aplicarea sării, potasiul este foarte uşor îndepărtat din sol, de apa ploilor.
Aplicarea sistematică, anuală a tufului vulcanic zeolitic în soluri cu capacitate de schimb cationic (C.S.C.) mică (3 – 14 mval/100 g) a determinat o creştere a acesteia cu 6 – 38% faţă de martor, influenţa fiind evidenţiată şi la solurile cu capacitate mare de schimb ionic (solul cernoziomic, jud. Braşov), (tabelul 6.2).
După o durată a experimentului de 6 ani în vase de vegetaţie şi de 4 ani în câmp,nu s-a înregistrat o modificare a pH-ului din sol. Plantele cultivate: grâu, orzoaică, porumb, soia, cartof, sfeclă de zahăr şi lucernă s-au dezvoltat normal fără dezechilibre de nutriţie. Modul de nutriţie al plantelor a fost mai echilibrat la loturile cu tuf vulcanic l-a care s-au înregistrat şi absorbţii mai mari de magneziu decât la cele cu sare potasică. În perioada celor 6 ani de experienţe în vase de vegetaţie, producţiile au fost permanent mai ridicate la variantele cu tuf zeolitic decât la cele cu doză echivalentă de potasiu sub formă de sulfat.
Tabelul 6.2 Influenţa tufului zeolitic asupra capacităţii de schimb ionic a unor soluri (Bogaci şi colab., 1979), [231]
La experienţele efectuate în câmp producţiile obţinute prin aplicarea tufului se situează între 77- 130% faţă de cele obţinute cu sarea de potasiu. Excepţie a făcut experimentul de la Dăbuleni unde efectul tufului a fost mai slab în primii doi ani la varianta cu tuf, dar în al cincilea an producţiile pe această variantă au fost mai mari. Având în vedere cantităţile superioare de tuf vulcanic necesare de aplicat, comparativ cu sarea de potasiu şi cheltuielile vor fi mai mari (consum suplimentar de energie, manoperă etc.), ceea ce ridică probleme cu privire la economicitatea utilizării lui. În calcul ar trebui luate efectele tufului pe o durată mai mare de timp decât cei câţiva ani de experimentare, punându-se în balanţă şi efectele negative ale sării asupra solului.
Calancea şi colaboratorii (1983) au studiat influenţa tufului zeolitic asupra dezvoltării plantei Lolium multiflorum pe sol cernoziomic şi podzolic, asupra viţei de vie de pe terenurile nisipoase din Valea lui Mihai (jud. Bihor) şi în floricultură. La cultura de Lolim multiflorum, pe un agrofond bine asigurat cu azot şi fosfor, tuful zeolitic a influenţat în mod semnificativ producţia de substanţă uscată, atât pe solul cernoziomic cât şi pe cel podzolic. Pe solul cernoziomic, maximum de producţie s-a obţinut la doza de 35 g tuf zeolitic în vasul de vegetaţie, după care producţia a scăzut pe măsura creşterii dozelor adăugate. Pe sol podzolic la o doză de 500 g/vas s-a realizat maximum de producţie, aproape aceeaşi ca şi cu doza de 35 g tuf/vas cu sol cernoziomic. Experimentările efectuate cu această plantă au dat sporuri de producţie de 15-32% faţă de martor.
Producţia maximă de proteină pe solul cernoziomic (fig. 6.1) s-a realizat la doza de 150 g tuf zeolit pe vas, iar pe sol podzolic la 70 g tuf în vas. Între raportul K/Ca + Mg şi cantitatea de proteină brută din plante există o strânsă corelaţie. S-a constatat că tuful vulcanic măreşte semnificativ valoarea acestui raport, în special la prima recoltă. Rezultă că se obţine un aport suplimentar de potasiu în plantă şi se creează un antagonism mai pronunţat cu ionii de calciu şi magneziu. Pe măsură ce plantele îmbătrânesc, conţinutul de calciu creşte, iar cel de potasiu scade, in paralel, având loc şi diminuarea cantităţii de proteină brută (Calancea şi colab.,1982)*.
Este cunoscută capacitatea de reţinere a azotului amoniacal de către tufurile vulcanice, motiv pentru care a fost utilizat ca ameliorator al solului împreună cu îngraşămintele (fig. 6.2). La plantarea
Viţei de vie s-au săpat gropi de 40 X 40 X 70 cm la distanţă de 2,2 m. În fiecare groapă s-au aplicat 10 kg gunoi de grajd, apoi un strat de 10 cm pamânt şi 1,2 kg tuf granulat. S-a plantat soiul de viţă Chaselass (tabelul 6.3)
Din valoarea coeficientului de variaţie rezultă că s-a plantat un material neomogen care a înrăutăţit condiţiile experienţei, dar cu timpul această dispersie s-a redus. În al doilea an de vegetaţie, granulaţia tufului de 1- 3 mm se diferenţiază prin obiectul de creştere superior realizat faţă de sortimentul 3-6 mm. Capacitatea de absorbţie crescută a ureei este corelată cu suprafaţa specifică mai mare a granulaţiei de 1- 3 mm ceea ce explică diferenţele apărute.
Tabelul 6.3 Efectul tufului vulcanic zeolitic asupra butaşilor plantaţi în 1979 9 (Măsurători efectuate în 6 aug. 1979), (Calancea şi colab., 1983), [232]
Tuful zeolitic a eliminat pierderile de azot şi a făcut să crească conţinutul acestuia în frunze cu 37%, a fosforului cu 26% şi a potasiului cu 33,3 %. Efecte stimulatoare s-au înregistrat şi în cultura garoafelor (tabelul 6.4) atât în ce priveşte dezvoltarea plantelor cât şi în privinţa numărului de boboci. Creşterea numărului bobocilor duce la realizarea unui spor de producţie valorând între 363 – 800 mii lei/ha.
Tuful vulcanic măreşte gradul de pierdere al butaşilor de hamei (Northen Brewer) la un amestec de proporţie de 75% cu solul în pungi de polietilenă.
Tab. 6.4 Influenţa tufului vulcanic la cultura garoafelor (Calancea şi colab., 1983)*
*Referat tehnic. Biblioteca ICPMSN Cluj-Napoca
Indrea şi colaboratorii (1984) au experimentat utilizarea tufului vulcanic la modificarea albedoului solului, comparativ cu mangalul şi cărbunele mineral. S-a constatat că schimbarea albedoului solului cu materiale de culoare inchisă ridică nivelul temperaturii solului de la suprafaţă până la adăncimea de 10 cm, ele reducând intensitatea luminii reflectate (cu 18% mangalul şi 5% lignitul). În aceleaşi condiţii, tuful vulcanic zeolitic (alb – cenuşiu) reduce temperatura solului, dar sporeşte intensitatea luminii reflectate în zilele însorite, cu 86% faţă de solul neacoperit, ceea ce poate avea influenţă favorabilă asupra culturii de zarzavaturi şi legume în perioadele cu lumină deficitară. Regimul termic al solului devine mai favorabil cu acumularea tufului, comparativ cu solul neacoperit. S-au realizat în medie pe trei ani sporuri de 13% la producţia timpurie la loturile acoperite. La acoperirea cu tuf zeolitic, numai în anii 1981 şi 1983, (prin înlocuirea unei variante cu lignit 0,7 kg/mp) deci în doi ani, s-au obţinut sporuri de 9 – 15% faţă de martor, rezultate din masa medie mai mare a unui fruct, decât la celelalte variante.
S-a evidenţiat îmbunătăţirea însuşirilor fizico-chimice ale solului, zeoliţii naturali sporind capacitatea de schimb şi conţinutul de potasiu schimbabil. Mackown (1978) a cercetat efectul zeoliţilor naturali adăugaţi în sol în combinaţie cu sulfatul de amoniu la culturile de Lolium Perenne L. şi Sorghum vulgare sudanensis L. Răspunsul plantelor a fost diferit; numai iarba de Sudan a dat producţie cu 19% mai mare, asimilând cu 12% mai mult azot în prezenţa a 20 t/ha tuf erionitic. Cantitatea de sulfat de amoniu a fost calculată astfel încât să administreze 450 kg azot pe hectar. Experienţa având loc pe sol nisipos, autorul a tras concluzia că tuful erionitic măreşte eficienţa fertilizatorului chimic şi retenţia sa în straturile accesibile plantei. La Lolium Perenne L. Cultivat pe sol argilos adăugarea tufului vulcanic şi a fertilizatorului chimic nu a determinat producţii mai mari (semnificative statistic).
Hershey şi colaboratorii (1980) au investigat acţiunea tufului clinoptilolitic potasic asupra crizantemelor. Materialul posedă următoarea capacitate de schimb ionic. 160 mval-K⁺, 33,5 mval- Na⁺, 18,7 mval – Ca²⁺ şi 0,4 mval-Mg²⁺ la 100 g produs. Substratul de creştere a fost format din nisip (30%), turbă (35%) şi trestie măcinată compostată (35%). Adăugarea a 50 g tuf clinoptilolitic (cu 3120 mg K⁺), la 1,5 l. lichid de udare, pe o perioadă vegetativă de 3 luni echivalat cu producţia obţinută prin irigarea (udarea) zilnică cu o soluţie conţinând 234mgK⁺/l. În acest caz tuful vulcanic a avut rolul de fertilizator, eliberând lent, ionii de potasiu.
Pirela şi colaboratorii (1984) au utilizat în experimentul efectuat tuf zeolitic având 60% clinoptilolit preponderent sodic (4,32% Na₂O faţă de 1,75% K₂O), la culturi de ridichi şi sorg au observat o diminuare a producţiei. Rezultate similare au fost semnalate şi la utilizarea tufului solid de la Hector (California, S.U.A.) administrat la un sol pe care s-a cultivat fasole producţia scăzând cu 10%. Efectul negativ (presiune osmotică, toxicitate) al concentraţiilor mari de Na⁺ a putut fi înlăturat prin tratarea tufului cu soluţie de clorură de calciu, fără a se obţine însă sporuri de producţie. La orz, clinoptilolitul sodic a determinat o scădere a producţiei cu până la 33% . La culturile irigate de Zeamays, Beta vulgaris şi Cucumis sativus cu adaos de 8 t/ha tuf bogat în sodiu a rezultat o scădere a producţiei de porumb cu 3% [203].
Lewis (1981) a studiat efectul unui tuf clinoptilolitic potasic, asupra unor vegetale, flori de seră şi tomate crescute în câmp, tuful fiind pretratat cu solutii ale unor săruri ce conţineau ioni NH₄⁺, K⁺ sau Zn²⁺. El a obţinut sporuri importante la varianta în care tuful a fost încărcat cu NH₄⁺, comparativ cu martorul care a primit o cantitate echivalentă de azot. Rezultatele au depins de natura şi structura solului. Răspunsurile la tratamente, a patru specii de plante (Raphanus sativus, Crzsanthemum morifolium, Antirrhinum majus şi Lactuca sativa) au fost diferite ca amplitudine. Autorul recomandă in urma rezultatelor obţinute, folosirea unor doze de 100 micrograme azot pe gram sol şi 100 micrograme potasiu pe gram sol, aplicate prin intermediul tufului clinoptilolitic pretratat. El constată că introducerea tufului în vase de vegetaţie este mai eficientă decât încorporarea în sol (anexa 2).
Cercetările au evidenţiat rolul tufurilor zeolitice în diminuarea pierderilor de îngrăşăminte prin infiltrare. Lewis şi colaboratorii (1984) constată o infiltrare mai redusă a unui îngrăşământ combinat cu tuf clinoptilolitic comparativ cu sulfatul de amoniu (fig.6.3). Rezultatele au depins însă şi de structura solului. Într-un sol mediu structurat, sporul a fost mai mare decât în cel slab structurat [203].
Asimilarea azotului de către plante a fost mai bună în ambele soluri, când tuful era încărcat cu ioni de amoniu, comparativ cu sulfatul de amoniu.
Rezultate mai bune s-au obţinut pe solul mediu structurat care a conţinut mai multe aluviuni şi argile (illit, vermiculite) şi mai puţin nisip. Infiltrarea apei în acest tip de sol a fost mai redusă, conţinutul nutritiv mai ridicat. Aceiaşi autori au încărcat tuful cu uree la un conţinut de 2,34% azot. Fertilizatorii au fost dozaţi astfel încât să asigure 150 mg şi 200 mg N/kg sol uscat (sol cu 6% şi 13% argilă) pe care au cultivat Raphanus sativus L. (Tab. 6.5).
Deşi cantitatea de tuf zeolitic adăugată în sol a fost mică (0,9%) din greutatea solului) efectele obţinute prin asocierea sa cu cei doi fertilizatori sunt elocvente. Explicaţia este dată de particularităţile solului şi proprietăţile tufului zeolitic. Se ştie că aplicarea ureei pe solurile alcaline poate conduce la formarea şi degajarea NH₃ şi No₂ , ambele toxice pentru plante. Tuful vulcanic datorită porozităţii sale poate absorbi o parte a amoniacului gazos şi reţine ionul amoniu (193 mval/100 g). Se reduce astfel efectul toxic şi se îmbunătăţeşte asimilarea azotului.
Tab. 6.5 Parametri de creştere la Raphanus sativus L. in funcţie de natura fertilizatorilor (Lewis şi colab. , 1984), [203].
Clinoptilolitul sodic s-a dovedit mai puţin eficient la diminuarea pierderilor de azot prin infiltrare. În cercetările lui Weber şi colaboratorii [203] numai doza cea mai mare (135t/ha) a determinat o reducere semnificativă a procesului. La diminuarea pierderilor de azot prin procesul de absorţie în sistemul de pori şi cavităţi a zeoliţilor se adaugă şi reducerea procesului de denitrificare. Diametrul porilor fiind destul de mic, pătrunderea bacteriilor nitrificatoarea este limitată pentru că majoritatea speciilor (ex. Nitrosomonas europaea) sunt de 1000-10 000 ori mai mari decât dimetrul porilor din reţeaua clinoptilolitului. MacKown (1978) a reuşit inhibarea cu 30-40% a conversiei bacteriene a NH₄⁺ în NO₂₋ prin adăugarea tufului erionitic încărcat cu ioni de amoniu, în două tipuri de sol, la nivel de 20 t/ha (anexa 2).
Barbarick şi Pirela (1984) sintetizând experienţa acumulată în SUA, subliniază eficienţa utilizării zeoliţilor naturali pentru reducerea pierderilor de amoniac, mai ales în solurile cu structură grosieră. Cele fin structutate conţin în general, minerale cu o mare capacitate de schimb ionic (smectite) iar pentru a modifica favorabil proprietăţile solului este nevoie de aplicaţii masive de zeoliţi naturali, care să depăşească 50 t/ha. Se sugerează de asemenea, folosirea materialelor zeolitice care au cantităţi mici de Na⁺ schimbabil, dar sunt bogate in K⁺ şi Ca²⁺ [203].
Cu toate acestea, evitarea utilizării tufurilor zeolitice bogate în ioni de sodiu, pe con- siderentele amintite, nu este justificată pentru că rezultatele depind în mare măsură de interelaţia sol-zeoliţi şi de cerinţele specifice ale plantelor de cultură. Pirela şi colaboratorii (1984) de pildă, constată efectul pozitiv al aplicării unei cantităţi de 32 t/ha clinoptilolitic sodic, în solul cultivat cu sorg, efect vizibil abia la a treia recoltare (tăiere) de biomasă. Substanţa uscată cumulată din patru recoltări de biomasă a fost semnifivativ mai mare pe lotul tratat cu zeoliţi. În schimb, la culturile irigate de porumb, aplicarea a 8 t/ha tuf a determinat o reducere cu 304 kg boabe la hectar, fără a efecta substanţa uscată şi conţinutul de azot. În soluţia solului a scăzut iniţial concentraţia ionilor de amoniu şi a crescut prin eliberarea din tuf,concentraţia ionilor de sodiu, depăşind nivelul considerat optim pentru plantă. La sfărşitul sezonului de creştere, concentraţia ionilor de amoniu din sol a fost însă la acelaşi nivel ca şi pe lotul martor. La sfecla de zahăr şi castraveţi tratamentul zeolitic nu a avut nici un efect [203], (pentru sorg a se consulta şi McCaslin, 1989).
Deşi este cunoscut că diminuarea particulelor de tuf zeolitic influenţează comportarea acestora, cercetările în această direcţie sunt relative restrânse şi cu rezultate contradictorii. În cazul mai sus- menţionat la sorg, nu s-a observat nici o modificare corelabilă cu sortimentele, granulometrice folosite, respectiv peste 0,8 mm şi sub 0,3 mm. În experienţele lui Raphanus sativus L. s-a folosit un tuf mic măcinat, cu dimensiunea medie a granulelor de 0,44 mm. Concentraţia mare de clinoptilolit în tuf (80-5%) şi mărimea particulelor de tuf pot fi responsabile de efectele pozitive înregistrate cu materialul pretratat (încărcat), pe un sol grosier structurat, poros, în ciuda cantităţii mici folosite şi a bogăţiei în ioni schimbabili de sodiu, al materialului utilizat (Lewis şi colaboratorii 1984), [203].
Calancea şi colaboratorii (1982) au determinat o corelaţie evidentă între mărimea granulelor şi capacitatea de schimb ionic (fig. 6.4) respectiv creşterea capacităţii de schimb ionic a solului, paralel cu mărirea aportului de zeoliţi.
Considerăm că merită să se acorde mai multă atenţie utilizării rezidurilor animaliere pentru fertilizarea solurilor. În SUA se produc anual circa 4 milioane tone de reziduri uscate din care aproximativ 23% sunt aplicate pe soluri ca surse de N, P, K şi material organic [134].
Pe un teren experimental, cultivat cu Sorghum bicolor şi tratat cu 50, 100, 200 t/ha nămol menajer ( de la o staţie de epurare orăşenească) fermentat anaerob şi respectiv 8,16 sau 32 t/ha tuf clinoptilolitic (60%) sodic, granulat la peste 0,8 mm s-a constatat scăderea concentrării stronţiului în
Plante, paralel cu creşterea asimilării sodiului, ambele procese fiind dependente de doza zeolitică aplicată (concentraţia de Sr a scăzut cu 14% la 8 t/ha şi cu 41% la doza de 32 t/ha), [203]. Schimbul ionic între Na şi Sr a fost evident, limitănd posibilitatea altor ioni de a se fixa în structura zeoliţilor. Aşa se explică şi faptul că nu s-a afectat semnificativ cantitatea de B, Ca, Cd, Cu, K, Mo, Ni din plante. Autorii (Weber şi colaboratorii) explică efectul prin faptul că metalele grele se află în sol, în fază greu solubilă, insolubilitate accentuată de creştere pH-ului şi prezenţa în solul argilos, lutos, arid, a mineralelor (smectit, illit) ce pot avea o afinitate mai mare pentru metalele grele decât clinoptilolitul [203].
Tufurile vulcanice zeolitice pot juca astfel rolul de tampon, rezervor de substanţe radioactive şi, metale grele, care altfel s-ar acumula în mai mare măsură în plante [103], periclitând populaţia care le consumă. Nishita şi colaboratorii (1968) folosind un tuf vulcanic nativ, de la exploatarea Hector (California, S.U.A.), bogat în clinoptilolit sodic, reuşesc să reducă semnificativ asimilarea ⁹⁰Sr de către plantele de fasole. Contrar unor constatări anterioare, asimilarea ¹³⁷Cs a crescut uşor. Aceiaşi autori obţin apoi rezultate similar şi la orz. Ei sugerează că solul are o afinitate mai mare pentu ¹³⁷Cs, comparative cu tuful clinoptilolitic, cea ce explică rămânerea sa în sol, apoi asimilarea de către plante.
Subliniem că, deşi experimentatorii americani au folosit, ca şi cei japonezi, un material zeolitic (clinoptilolit) bogat în sodiu (sub forma ionilor schimbabili), la fasole s-a înregistrat o diminuare a producţiei, în timp ce la iarba de Sudan, producţia de biomasă nu a scăzut, deşi la aplicaţii de 32 tuf/ha s-a suplimentat solul cu circa 670 kg Na⁺/ha.
Alte experimentări au evidenţiat capacitatea zeoliţilor naturali de a reduce transferul metalelor grele din sol în plante. Fugii (1974) a brevetat un procedeu de reducere a transferului de Cu, Cd, Pb, Zn, asociaţi fertilizatori prin intermediul zeoliţilor pulverizaţi. Toxicitatea arsenului a fost controlată în orezării prin aplicarea unui strat zeolitic de 5 cm, dar efectul a durat doar un sezon de vegetaţie (anexa 1).
Toxicitatea amoniacului este binecunoscută ca şi selectivitatea zeoliţilor pentru ionii de amoniu. Nu întâmplător specialiştii au asociat îngrăşămintele naturale organice cu zeoliţii. În experimentările efectuate de Calancea şi colaboratorii [232] combinarea tufului vulcanic cu ureea a avut efect retardant, eliberarea azotului în sol, fiind mai lentă, proporţional cu aportul de tuf zeolitic, ceea ce a determinat un efect fiziologic favorabil asupra plantelor. Varro (1977) a brevetat o mixtură în proporţie de 1:1 zeoliţi şi nămol rezidual, în care primii controlează eliberarea azotului din compuşii organici. Încercările similare s-au efectuat şi la staţia de epurare a Complexului de creştere a porcilor de la Pădureni (jud. Timiş;) în 1982 şi 1983, amestecându-se în proporţii egale tuf vulcanic de granulaţia
1-3 mm, cu dejecţii de la porcine, bine fermentate şi uscate la soare. Pe acest substrat şi prin stropire cu apă reziduală tratată mecanic şi biologic s-au crescut cu succes tomate, castraveţi, ardei, pepeni galbeni. În schimb morcovul şi pătrânjelul au dat producţii slabe, probabil terenul fiind prea afinat pentru aceştia.
În Bulgaria cercetările în domeniul agricol, legate de aplicarea zeoliţilor sunt avansate şi cu rezultate deosebit de bune [276]. Tuful zeolitic este considerat ca un rezervor de elemente nutritive şi folosit ca substrat pentru creşterea florilor, zarzavaturilor şi legumelor. În funcţie de specie s-au obţinut sporuri în greutate de 20 – 150% . La tomate şi căpşuni, cantitatea de vitamina C a crescut cu 30%. Adăugarea tufurilor zeolitice contribuie la diminuarea consumului de fertilizatori. La tomate şi ardei, prin aplicarea a 10 t tuf/ha şi reducerea fertilizatorilor cu 30% s-a obţinut o creştere a producţiei de 15% . creştere dozei la 16 t tuf/ha a determinat un spor de 19% la tomate şi 33% la ardei. La culturile de porumb adausul de zeoliţi naturali a stimulat producţia cu 10%, la orez cu 35-45% . Maturizarea şi coacerea au fost accelerate la orez, bumbac şi tomate.
Prin proprietăţile lor tufurile vulcanice zeolitizate pot contribui substanţial la recondiţionarea unor soluri şi ameliorarea celor cu structură necorespunzătoare, cu umiditate mare, sărăcite în potasiu sau microelemente etc. În cazul în care se urmăreşte în special ameliorarea structurii unui tip de sol, respectiv o acţiune de afânare, sortimentele granulometrice de 1-3 mm par a fi cele mai indicate. Dimpotrivă la solurile grosiere, poroase, nisipoase se recomandă tuf vulcanic mai mic divizat.
Cantităţile pot să varieze între 2-20 t/ha, şi chiar mai mult, repartizate deodată sau în mai multe reprize, întru-un an ori eşalonat pe mai mulţi ani, în funcţie şi de conţinutul în nutrienţi minerali a solului. La solurile sărace, în nutrienţi şi umede, administrarea tufului în amestec cu dejecţii animaliere, fermentate şi uscate la soare, ar asigura concomitent o drenare şi afânare (granulaţii de 1- 3 mm) şi o suplimentare de nutrienţi. pe de altă parte în solurile permeabile nisipoase se poate folosi în scopuri ameliorative un amestec de zeoliţi naturali şi ape reziduale (nămol rezidual), de la staţiile de epurare orăşeneşti sau apele agrozootehnice. În acest sens, s-a mai amintit că amestecul de tuf vulcanic cu lignit şi ape reziduale a schimbat structura solului, capacitatea sa de schimb ionic, a îmbunătăţit reţinerea apei şi a determinat creşterea cantitativă a nutrienţilor necesari plantelor [95].
Utilitatea tufurilor vulcanice zeolitizate la drenarea terenurilor cu exces de umiditate şi salinizate a fost dovedită experimental de Mihăilă şi Niţescu (1983),cu sortiment granulat la 1-3 mm şi 3-6 mm, cu 3-4 % CaO, la doza optimă de 20 t/ha (fig. 6.5). Conductivitatea hidraulică s-a ameliorat de 100 ori, cu un efect durabil de peste 30 zile [232]. Evacuarea sării în exces prin drenaj, irigaţii şi spălări este costisitoare şi îngreunată de permeabilitatea scăzută a solului argilos, salin (Tabelul 6.6).
Niţescu şi Mihăilă (1983) au studiat influenţa tufului vulcanic fin divizat, aplicat sub formă de suspensie slab acidă asupra permeabilităţii solului salinizat şi puternic salinizat. Ei au constatat că ionul Ca²⁺ din tuful vulcanic eliberează Na⁺ din sol şi acesta poate fi îndepărtat prin spălare – drenaj. Calciul peptizează particulele coloidale argiloase, împiedicând obturarea porilor solului.
Tab.6.6 Consumul de apă şi durata desalinizării în funcţie de salinitatea terenului (Niţescu şi Mihăilă, 1983), [277].
Apa de spălare percolează astfel mai uşor şi se obţine o spălare rapidă şi uniformă a sării din sol (fig. 6.6). Cantitatea de suspensie acidă (HCl 1,3 – 5%) a fost adăugată solului în proporţie de 10 t/h. Permeabilitatea probei scade brusc după primul ciclu de uscare – drenare solul devenind compact. Un efect de compactare ceva mai redus a suferit şi solul cu suspensie de tuf fără pH acid, însă aici permeabilitatea creşte din nou datorită schimbului ionic 2Na⁺<=> Ca²⁺ care se realizează treptat.
La probele tratate cu suspensie acidă de tuf, permeabilitate iniţială cu valoare ridicată se pastrează în timp. Efectul acidului clorhidric este nesemnificativ pentru concentraţia de 1% . Permeabilitatea solului la probele tratate acid a crescut de aproape 200 de ori. Prin aplicarea acestei metode se realizează economii la consum de apă, energie şi scurtarea duratei desalinizării.
Sursa: “Tufurile Vulcanice Zeolitice – proprietăți și utilizări în agricultura și protecția mediului înconjurător”. Autori: Artimon Barbat și Alexandru Marton