Solul este cea mai importantă componentă de la suprafaţa scoarţei terestre care alături de apă şi aer alcătuiesc mediului înconjurător. Solul permite creşterea plantelor, influenţează circuitul apei în natura şi implicit climatul nostru. Fără prezenţa solului existenţa organismelor pe pământ ar fi fost imposibilă. Solul se formează în funcţie de tipul rocii, relief, climă, apa din sol, organisme, timp şi sub influenţa omului.

Formarea solului sau pedogeneza este rezultatul acţiunii factorilor fizici, chimici, biologici şi proceselor antropice asupra rocilor cu formarea orizonturilor de sol. Solul este într-o permanentă schimbare. Aceste schimbări apar după perioade lungi sub acţiunea unor factori multipli ducând la formarea unor soluri complexe. Compoziţia chimică a solurilor depind de roca din care s-au format. Astfel, pe roci de tip granit, gresie sau roci nisipoase se formează soluri acide, iar pe calcit sau alte roci cu conţinut de carbonaţi se formează soluri cu conţinut ridicat de baze. Tipul de sol care se formează depinde în primul rând de compoziţia rocii şi de mineralele care intră în alcătuirea ei.
Rocile sunt divizate în componente mai mici prin alterare. Alterarea reprezintă procesul de descompunere a rocilor, solului şi a mineralelor la contactul direct cu atmosfera.
Alterarea poate fi mecanică (fizică) care implică fragmentarea rocilor sau a solului la contactul direct cu condiţiile atmosferice cum ar fi căldura, apa, gheaţa sau presiunea sau alterare chimică care are în vedere efectele directe produse de substanţele chimice din atmosferă sau a substanţelor chimice eliberate prin procesele biologice asupra rocilor, solurilor şi mineralelor (cunoscut ca alterare biologică).

2.1 Alterarea fizică (mecanică)
Alterarea mecanică este principala cauză care produce fragmentarea rocilor. Principalul proces în alterarea mecanică este abraziunea (proces prin care dimensiunea pietrişului şi a altor particule este redusă). Alterarea fizică se produce în interiorul porilor din roci. Prima etapă constă în pătrunderea apei în pori. Când apa îngheaţă aceasta se dilată iar presiunea exercitată determină spargerea rocii (vezi figura).
Prin încălzirea la soare, rocile se dilată. Rocile sunt alcătuite din mai multe minerale (identificate prin nuanţele deschise şi închise la culoare din granit de exemplu), care se dilată diferit ceea ce contribuie la fragmentarea rocii.

2.2 Alterarea chimică
Alterare chimică implică schimbări în compoziţia rocilor, de cele mai multe ori ducând şi la sfărâmarea acestora. Alterarea chimică se realizează prin combinarea apei cu diferite substanţe chimice cu formarea de acizi care pot astfel ataca suprafaţa rocii cu care vin în contact. Alterarea chimică poate ataca o rocă prin eliberarea mineralelor din aceasta sau prin depunerea altor minerale noi.
În timpul descompunerii calcarului de exemplu acesta se dizolvă aproape complet în apă şi poate ajunge odată cu apa de infiltraţie în apa subterană. Apa subterană care conţine calcarul dizolvat ajunge în râuri şi mări, unde precipită din nou şi în timp se formează o nouă rocă. Apa poate pătrunde şi în interiorul rocii prin procese de hidratare ale mineralelor care intră în alcătuirea rocilor pe care le eliberează din structură.
La suprafaţa rocilor pot avea loc şi procese de oxidare în prezenţa oxigenului din aer sau dizolvat în apa de infiltraţie cu transformarea mineralele pe bază de fier în oxizi ferici. Acest proces se identifică prin apariţia unor pete roşiatice la suprafaţa rocii care devine mult mai puţin rezistentă şi se sfărâmă uşor. Acest proces este cunoscut sub denumirea de „ruginire”.

2.3 Alterarea biologică
Alterarea biologică apare ca urmare a acţiunii rădăcinii copacilor.
Datorită grosimii lor, rădăcinile exercită presiuni asupra rocilor pe care le sfărâmă. De asemenea are loc şi o intensificare a alterării chimice.
Bacteriile, ciupercile şi algele contribuie la alterarea biologică, prin eliberarea de acizi în urma proceselor metabolice. Aceşti acizi atacă rocile cu eliberarea de nutrienţi (fig).

3.1 Dimensiunea particulelor
Particulele sunt grupate în funcţie de mărimea lor, astfel că şi solurile care le conţin au denumiri variate. Dimensiunea particulelor care alcătuiesc solul este foarte importantă datorită influenţei asupra conţinutului de apă şi aer şi asupra fertilităţii solului. Particulele care alcătuiesc solul sunt particule fine cu dimensiuni < 2 mm şi particule cu dimensiuni >2 mm. O deosebită importanţă o are fracţiunea fină din sol, care este subdivizată în fracţiuni numite argilă, pulbere şi nisip. Clasificarea solului în funcţie de textură se bazează pe fracţiunile fine de sol.

Diametru în μm	Fracţiunea	Notare
< 2.0	Argilă	T
2.0 - 63.0	Pulbere	U
63.0 - 2000	Nisip	S

Solurile conţin cantităţi variabile de particule de dimensiuni diferite. Există soluri formate din cantităţi mari de argilă, pulbere sau nisip. Proporţia egală dintre cele trei categorii de nisip, pulberi şi argilă duce la formarea unor soluri numite lutoase.

Principalele proprietăţi ale solurilor formate din argilă, nisip şi pulbere sunt prezentate mai jos:

     Solurile nisipoase
     • Au capacitate redusă de reţinere a apei
     • Au aer în cantitate suficientă
     • Volumul total de pori este mic
     • Au pori relativ mari
     • Se încălzesc uşor
     • Se eliberează cantităţi importante de nutrienţi pentru plante
     • Se formează depozite mici de nutrienţi

     Soluri lutoase
     • Au capacitate de a reţine apa
     • Au aer în cantitate insuficientă
     • Apa subterană alimentează uşor stratul superior de sol
     • Solul se consolidează uşor la contactul cu ploaia
     • Sunt uşor supuse eroziunii (vezi 4.2)
     • Nutrienţii sunt eliberaţi în cantităţi mici prin alterare
     • Se formează depozite mici de nutrienţi

     Solurile argiloase
     • Au capacitate ridicată de reţinere a apei
     • Au aer în cantitate insuficientă
     • Volumul total de pori este mare
     • Apa se mişcă cu greutate prin sol
     • Apa se mişcă cu greutate prin sol
     • Se formează depozite mari de nutrienţi, eluvierea fiind redusă
     • Excesul de apă se scurge după ce solurile au absorbit apă
     • Se strâng în stare uscată şi formează crăpături
     • Plantele nu-şi pot înfige rădăcina

În solurile argiloase întâlnim pe lângă oxizii metalici (mineralele primare din rocă) şi cuarţ (mineral secundar), mineralele argiloase care au o importanţă deosebită pentru sol. Ele sunt capabile să reţină şi să furnizeze ioni implicaţi în nutriţie ca de exemplu calciul, potasiul, magneziul.

3.2 Umiditatea solului şi aerul din pori
Regimul de apă din sol depinde de dimensiunea particulelor, de conţinutul de substanţe organice şi de modul de utilizare. Dimensiunea particulelor determină mărimea porilor prezenţi în sol şi în care se poate găsi aer sau apă. Tipul de pori formaţi depinde de prezenţa diferitelor particule în sol.
Astfel, un sol nisipos conţine pori mari (macropori) care fac posibilă înfiltrarea apei în sol şi alimentarea pânzei de apă subterană. Un sol argilos este format în principal de micropori care reţin apa prin forţe de adsorbţie mai mari decât forţa de gravitaţie. Solurile lutoase sunt formate din pori de mărime medie, apa reţinută în aceştia putând fi preluată de către plante.
Dacă un sol este frecvent supus la condiţii nefavorabile, ca de exemplu o umiditate prea mare acesta se comprimă, porii se micşorează şi astfel infiltrarea apei se realizează mult mai greu cu afectarea plantelor. Tasarea porilor face cultivarea imposibilă (rădăcinile nu mai pot pătrunde în sol).

3.3 Organismele din sol
În şi pe sol trăiesc diferite organisme. Ele sunt cele degradează substanţele organice în substanţele minerale de bază necesare tuturor formelor de viaţă. Toate organismele din sol poartă denumirea de edafon. Organismele sunt clasificate în funcţie de dimensiunile lor. Cele mai mici organisme (microorganismele) sunt formate din bacterii, ciuperci şi alge. Organismele care formează microfauna sunt formate din flagelate şi ciliate, păianjeni, carii, şerpi, râme şi cârtiţe. Nu toate organismele din sol sunt benefice. Unele organisme sunt parazite ca de exemplu nematodele (viermii) care atacă sfecla de zahăr şi cauzează pierderi importante de culturi. Bacteria Clostridium tetani care se găseşte în sol este foarte periculoasă pentru oameni deoarece provoacă apariţia de tetanus.
Stilul de viaţă al organismelor din sol este adaptat pentru habitatul lor special. Activitatea lor este influenţată de temperatură, umiditate, anotimp şi valoarea pH-ului care arată dacă solul este acid sau bazic.
Influenţa valorii pH-ului asupra organismelor din sol se poate vedea şi cu ochiul liber. Dacă solul este din punct de vedere al pH-ului neutru sau slab acid substanţele organice care ajung pe sol ca frunzele de exemplu vor fi transformate în circa un an. Pe un sol cu pH acid (< 5) se observă că stratul de materie organică creşte cu scăderea valorilor de pH. Un sol cu temperatura cuprinsă între aproximativ 10 şi 35C oferă condiţii de viaţă optime pentru organisme şi pentru descompunerea substanţelor organice. Temperatura este corelată cu anotimpurile, deoarece activitatea organismelor este diferită pe parcursul unui an.
Cele mai multe organisme se găsesc în stratul superior de sol (pe adâncimi de aproximativ 30 cm) datorită cererii de oxigen, densităţii şi gradului de tasare mai mari pe adâncime.
Desigur că există şi organisme care pot pătrunde mai la adâncime (râmele).
Prezenţa în sol a multor carbohidraţi uşor de transformat (zaharuri, amine) în substanţe organice determină eliminarea lor rapidă.
Resturile vegetale cu conţinut mare de lignină şi agenţi tananţi cum sunt molizii nu sunt transformaţi prea repede de către organisme. Pentru a reuşi degradarea lor sunt necesare organisme specializate (anumite ciuperci).

3.4 Fertilitatea solului
Humusul reprezintă materialul organic din sol de culoare maro închis sau negru. El este deosebit de important pentru sol pentru că poate păstra apa şi nutrienţii.
În literatura de specialitate, humusul se referă la orice material organic care a ajuns la o anumită stabilitate din punct de vedere chimic dacă condiţiile din sol nu se modifică.
În agricultură, humusul este descris de multe ori ca fiind compostul maturat sau compostul natural din solul de pădure sau alte surse utilizat ca amendament. Termenul este utilizat pentru descrierea orizontului de la suprafaţă ce conţine substanţe organice.
Humusul interacţionează cu particulele anorganice şi cu organismele din sol contribuind la fertilitate. Aceasta este determinată de organismele şi plantele moarte, precum şi de îngrăşămintele organice. În timp, substanţele organice în sol suferă multe transformări în prezenţa organismelor cu formare de macronutrienţi ca magneziu, calciu etc., micronutrienţi ca zinc, bor etc., dar şi apă şi CO₂. Aceşti nutrienţi pot fi apoi preluaţi fie de către plante fie de către organismele prezente în sol.

3.5 Capacitatea de schimb
Una din funcţiile cele mai importante ale solului este capacitatea de schimb.
Aceasta ajută planta să crească prin utilizarea depozitelor de nutrienţi sau formarea de depozite de poluanţi. Această proprietate de a schimba reversibil nutrienţi se numeşte capacitate de schimb. Particulele de sol au rolul unor schimbători de ioni. În sol aceştia sunt substanţe organice, mineralele argiloase şi oxizii. Cei mai importanţi oxizi sunt oxizii de fier şi cei de mangan. Cei mai importanţi ioni care se schimbă sunt calciul, magneziul, potasiul şi sodiul. Toţi aceşti compuşi sunt capabili să schime ioni în diferite proporţii.
Schimbul are loc între particulele de sol şi soluţia solului. Ionii implicaţi în nutriţie sunt schimbaţi în cantităţi echivalente (fig. 3).

3.6 pH-ul
S-a menţionat deja influenţa pH-ului asupra organismelor din sol care îşi desfăşoară activitatea cel mai bine la pH neutru sau slab acid, asupra substanţelor organice care se degradează mai bine în acelaşi domeniu de pH. Valorile pH-ului influenţează şi disponibilitatea nutrienţilor.
pH-ul reprezintă logaritmul cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen (H⁺ sau protoni). Apa se scrie sub formă de simbol ca H₂O. Apa este formată din ioni H₃O⁺ şi OH⁻ (ioni hidroniu şi hidroxil) care se scriu simplificat ca H⁺ şi OH⁻. Dacă H⁺ şi OH⁻ sunt în echilibru, pH are valoare neutră, egală cu 7. Când numărul ionilor de H⁺ creşte în soluţia solului, pH-ul scade şi solul se acidifiază. Dacă numărul de ioni de H⁺ scade, pH-ul creşte.

Tip de reacţie	pH
Extrem alcalin	> 11.0
Foarte alcalin	10.1 - 11.0
Puternic alcalin	9.1 - 10.0
Moderat alcalin	8.1 - 9.0
Uşor alcalin	7.1 - 8.0
Neutră	7.0
Uşor acid	6.9 - 6.0
Moderat acid	5.9 - 5.0
Puternic acid	4.9 - 4.0
Foarte acid	3.9 - 3.0
Extrem acid	< 3.0

Valorile de pH influenţează caracteristicile solului. Disponibilitatea (mobilitatea) nutrienţilor şi poluanţilor este direct dependentă de valoarea pH-ului. De asemenea, activitatea organismelor din sol, degradarea substanţelor organice, eliberarea de fier, mangan şi aluminiu depind de pH. Multe plante cresc bine la anumite valori de pH. Ovăzul, secara şi cartofii preferă valorile de pH mai mici decât sfecla de zahăr şi orzul.
pH-ul afectează multe procese din sol. De exemplu pH-ul poate să crească prin adăugarea de calcar sau poate să scadă prin adăugarea unor îngrăşăminte pe bază de azot. În cazul utilizării îngrăşămintelor cu amoniu (NH4⁺), se eliberează în sol ioni de H⁺ liberi ceea ce conduce la acidifiere care poate fi combătută prin adăugarea frecventă de calcar. Precipitaţiile afectează pH-ul solului. Apa care trece prin sol transportă totodată şi nutrienţi ca magneziu şi calciu care sunt înlocuiţi de elemente acide ca aluminiul şi fierul. Din acest motiv, solurile care se formează în condiţii de umiditate crescută sunt mai acide decât cele care se formează în condiţii aride.

3.7 Stratificarea solului
Solurile sunt stratificate diferit în funcţie de condiţiile în care s-au format (rocă, climă, condiţii locale). Nu toate solurile au toate caracteristicile care se vor prezenta în continuare, diferenţele fiind datorate rocii, pantei (eroziunii), apei (de infiltraţie, subterane), climei (intensitatea de degradare) şi altele. Solurile formate pe calcare au doar două orizonturi, orizontul A şi orizontul C ceea ce înseamnă că rădăcinile plantelor pot pătrunde pe numai 20 cm.




O) Materie organică: strat de litieră format din resturi de plante parţial descompuse.
A) Suprafaţa solului: strat de sol format din minerale, materie organică acumulată şi organisme. Din acest strat sunt eluviaţi fierul, argilele, aluminiul, compuşii organici şi alţi compuşi solubili.
B) Subsolul: acest strat acumulează fierul, argilele, aluminiul şi compuşii organici printr-un proces numit iluviere.
C) Substrat: strat neconsolidat de sol. Acest strat poate să acumuleze compuşii mai solubili deplasaţi din orizontul "B".

4.1 Acoperirea solului
Solul joacă un rol important pentru susţinerea plantelor şi ca bază pentru dezvoltarea oamenilor şi animalelor. Capacitatea solului de a tampona, filtra şi de a transforma este limitată ceea ce a determinat extinderea programelor de protecţie a solului în ultimii ani. Scopul acestor programe este de a proteja solul de acoperire, eroziune şi poluare.
Acoperirea solului reprezintă pierderea solului prin utilizarea de materiale impermeabile ca asfaltul, betonul sau prin construirea de clădiri. Motivele pentru care se acoperă solul sunt diverse precum protecţia faţă de umiditate, îmbunătăţirea capacităţii de transport, creării de „spaţii deschise uşor de curăţat şi rezistente “ şi protecţiei solului împotriva pătrunderii poluanţilor. Acoperirea are efect direct asupra formării apei subterane şi scăderii nivelului acesteia.
Evaporarea este redusă şi umiditatea se modifică în zona acoperită. Sub suprafaţa acoperită apa nu se scurge şi astfel creşte pericolul de inundaţie.
De multe ori solurile nu sunt complet acoperite. Rata de infiltraţie a apei provenită din precipitaţii în sol este diferită în funcţie de materialul utilizat pentru acoperire. În funcţie de condiţiile specifice, materialul de acoperire poate fi piatră sfărâmată şi strat de iarbă cu o permeabilitate de aproximativ 60%, piatră de pavaj mică sau medie cu o permeabilitate între 20 şi 40% sau strat asfaltic cu o permeabilitate foarte mică. În multe cazuri trebuie luate măsuri împotriva acoperirii. Una din aceste măsuri este limitarea zonei care trebuie acoperită în cazul construcţiilor noi. De multe ori acoperirile sunt necesare (de exemplu dacă sunt pentru locuit sau pentru protecţia împotriva poluării).
Alternativele constau în modificarea tipurilor de pavaje utilizate pentru realizarea curţilor, traseelor pentru biciclişti etc., utilizarea unor materiale mai permeabile, în mediu urban mărirea spaţiilor în care sunt plantaţi copaci, plantarea de vegetaţie pe marginea drumurilor.

4.2 Eroziunea
Eroziunea apare în orice zonă de coastă. Aceasta se poate datora vântului (eroziune eoliană) sau apei (eroziune hidrică).
În cazul eroziunii hidrice solul transportat de apă se va depune în zone mai joase sau va ajunge odată cu râurile în mare (fig.).
În circa 1 milion de ani s-au format munţi noi prin înălţarea rocilor cu creşterea distanţei faţă de nivelul mării.
Eroziunea hidrică depinde de mai mulţi factori şi anume de cantitatea de precipitaţii, de vânt, de înălţimea, gradul de înclinare şi forma pantei, de vegetaţie şi de gradul de acoperire. Cu cât precipitaţiile sunt mai intense şi gradul de acoperire cu vegetaţie mai mic cu atât eroziunea este mai intensă. Picăturile de ploaie cad direct pe sol ceea ce determină distrugerea structurii solului, iar capacitatea acestuia de a reţine apa se reduce. Apa se va scurge pe suprafaţă şi va căra odată cu ea particulele de sol care se vor acumula la baza pantei. Fenomene similare au loc şi când se topesc zăpezile dacă apa rezultată nu poate fi preluată de subsolul îngheţat.
Vegetaţia este unul din cei mai importanţi factori care influenţează eroziunea. Un sol neacoperit de vegetaţie este mult mai puternic erodat decât cel acoperit cu vegetaţie de mici dimensiuni. Cele mai multe culturi pot contribui la eroziune datorită faptului că pentru perioade mari de timp solurile sunt neacoperite de vegetaţie (mai ales în cazul porumbului sau sfeclei de zahăr).
Nu toate solurile sunt erodate la fel. Rezistenţa solului la eroziune creşte cu cât coeziunea dintre particule este mai mare, cu mărimea particulelor de sol şi cu creşterea permeabilităţii pentru apă. Particulele de dimensiuni mici pot fi mai uşor preluate de apă sau vânt decât cele de dimensiuni mari. În acest sens, solurile cu conţinut ridicat de pulberi sunt mai uşor erodate decât cele nisipoase.
Prin eroziune baza de dezvoltare pentru plante, animale şi oameni dispare. Protecţia solului de eroziunea datorată apei se poate realiza prin adaosul de substanţe organice (humus) şi/sau calcar care stabilizează solul. Solurile de pe zonele aflate în pantă trebuie cultivate corect prin amenajarea de terase şi evitarea compactării solului. Solurile compactate se erodează mai rapid decât cele necompactate. În Germania se găsesc multe terase amenajate pentru culturi speciale ca de exemplu pentru culturi de viţă-de-vie. Pentru reducerea eroziunii solul acesta trebuie să fie acoperit de vegetaţie în toate anotimpurile (cu păşuni), să se cultive plante intercalat sau să se introducă material organic suplimentar în sol.
Eroziunea datorată vântului are loc în zonele cu curenţi puternici. Pentru reducerea eroziunii vântului se pot lua aceleaşi măsuri ca şi pentru eroziunea datorată apei (cu excepţia amenajării de terase). O măsură importantă care reducere eroziunea eoliană este plantarea de perdele de vegetaţie protectoare.

4.3 Poluarea
Poluanţii ajung pe sol prin intermediul aerului sau apei (odată cu precipitaţiile sau inundaţiile). Plumbul care s-a adăugat în benzină până în 1998 poate fi regăsit chiar şi în solurile din Siberia sau în gheaţa din Antartica sau Artica. Această problemă afectează solurile din întreaga lume datorită transportului la distanţe foarte mari.
Poluanţii eliberaţi ajung pe toate solurile pe o distanţă între 20 şi 50 km. Solul suportă cantităţi importante de poluanţi provenite din depozitarea nămolurilor de la staţiile de epurare, mâl din porturi, deşeuri provenite de la ferme. Din activităţile industriale rezultă o serie de deşeuri care depozite pe sol determină poluarea lui atât cu compuşi organici cât şi anorganici. Aceste materiale care ajung pe sol pot fi încadrate în categoria poluanţilor în funcţie de impactul pe care îl produc. Unele metale grele (cupru, zinc etc.) în cantităţi mici sunt benefice plantelor, animalelor şi oamenilor, dar creşterea cantităţilor depozitate pe sol duce la apariţia unor efecte toxice.
Conţinutul în sol a anumitor substanţe este stabilit cu precizie. Din moment ce solurile conţin natural anumite substanţe şi unele din ele sunt benefice este important de stabilit valoarea normală şi valoarea prea mare care duce la apariţia efectelor dăunătoare prin cercetări prealabile.
Unii poluanţi organici cum sunt produşii petrolieri pot fi degradaţi de către organismele din sol şi transformaţi în compuşi mai puţin dăunători. Alţi poluanţi organici ca de exemplu dioxinele şi furanii rezultaţi în urma arderii incomplete au o structură mult mai complicată şi nu pot fi degradaţi uşor de către organismele din sol. Solurile care sunt poluate cu astfel de compuşi trebuie excavate şi arse în instalaţii speciale. Solurile astfel tratate pot fi reutilizate.

Versiune PDF