Universitatea din Craiova - old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...
Transcript of Universitatea din Craiova - old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
1
Investeşte în oameni!
FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: Burse doctorale si postdoctorale pentru cercetare de excelenta Numărul de identificare al contractului: POSDRU/159/1.5/S/134378 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov Partener:
Universitatea Transilvania din Brasov Scoala Doctorala Interdisciplinara
Departament: Exploatări Forestiere, Amenajarea Pădurilor şi
Măsurători Terestre
Ing. Horatiu George C. MUNTEANU
Efecte ale exploatări lemnului asupra solului în
zona pădurilor Primariei Municipiului Săcele.
Effects of logging on forest land in the Town Hall Municipipiul of Săcele.
Conducător ştiinţific
Prof.dr.ing. Ciobanu Valentina
BRASOV, 2015
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
2
MINISTERUL EDUCAŢIEI ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE Universitatea Transilvania din Braşov
Bd. Eroilor 29, 500036, Brașov, Romania Tel/Fax: +40 268 410525, +40 268 412088
www.unitbv.ro
D-lui (D-nei) ..............................................................................................................
COMPONENŢA Comisiei de doctorat
Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 7475 din 03.09.2015
PREŞEDINTE: -Prof. univ. dr. ing. Gheorghe SPÂRCHEZ
PRODECAN – Fac.de Silvicultură și Exploatări Forestiere Universitatea “Transilvania” din Brașov
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:
-Prof. univ. dr. ing. Valentina Doina CIOBANU Universitatea “Transilvania” din Brașov
REFERENŢI:
-Cercet. șt. gr. I, dr. Ing. Dănuț CHIRA Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare în Silvicultură “Marin Drăcea” – Stațiunea Brașov -Cercet. șt. gr. I, dr. ing. Lucian DINCĂ Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare în Silvicultură “Marin Drăcea” – Stațiunea Brașov -Conf. univ. dr. ing. Stelian Alexandru BORZ Universitatea “Transilvania” din Brașov
Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: Efecte ale exploatări lemnului asupra solului în zona pădurilor Primariei Municipiului Săcele., data 14.10.2015 ora 13.00, sala SI2 Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected] Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat. Vă mulţumim.
Vă mulţumim
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
3
Mulţumiri Lucrarea de față a fost elaborată sub îndrumarea științifică a prof. dr.
ing. Ciobanu Valentina Doina , profesor in Departamentuli de Exploatări Forestiere, Amenajarea
Pădurilor și Măsurători Terestre, căruia îi mulțumesc pentru sprijinul deosebit, încurajările și
sfaturile acordate de-a lungul întregii perioade de pregătire și elaborare a tezei. Mulțumiri
deosebite adresez d-lui prof. dr. ing. Borz Alexandru , la Facultatea de Silvicultură si Exploatari
Forestiere din cadrul Universității Transilvania din Brașov, căruia îi datorez îndemnul de a
continua studiile universitare prin înscrierea la doctorat pentru continuarea studiului mai departe,
încercand să descoper noi metode de reducere a deranjari solului in timpul exploatarii lemnului
si pentru că a fost alături de mine pe tot parcursul cercetărilor. Mulțumiri sincere adresez de
asemenea corpului didactic al Facultății de Silvicultură și Exploatări Forestiere din cadrul
Universității Transilvania Brașov, în special domnilor Conf. univ. dr. Alexandru Lucian Curtu,
decanul facultății, prof. univ. dr.ing. Gheorghe Ignea, director al departamentul Exploatări
Forestiere, Amenajarea pădurilorși Măsurători terestre, şef lucr.dr.ing.Rudolf Derczeni ,
conf.univ.dr.ing. Iosif Vorovencii, șef lucrări dr. ing. Razvan Câmpu , șef lucrări dr. ing. Florin
Dinulică , șef lucrări dr. ing. Viorel Marinescu.
Se cuvine să mulțumesc cu toată recunoștința și considerația, pentru sprijinul acordat, pentru
grija și răbdarea dovedite în analiza acestei lucrări : Cercet.șt.gr.I,dr.ing. Lucian Dincă, din
cadrul I.C.A.S. București si Cercet. șt. gr. I, dr. ing. Dănuț Chira Institutul Național de
Cercetare-Dezvoltare în Silvicultură “Marin Drăcea”.
Mulțumesc pentru sprijinul acordat la culegerea datelor de teren prietenilor mei Ene Mihai ,
Ciprian Hagiu si Mihaila Emilian și doctorandului Apafaian Andrei, bunul meu prieten. Un
sprijin deosebit am primit pentru lucrările de teren de la domnul inginer. Hermenean Sorin,
director al Regiei Publice Locale a Padurilor Sacele , doamna economist. Olteanu Ileana
Anișoara, contabil sef al Regiei Publice Locale a Padurilor Sacele , inginer. Siposi Attila si
inginer. Nicolescu Larisa, ingineri la Compartimentul Fond Forestier din cadrul Regiei Publice
Locale a Padurilor Sacele si tehnicieni silvici Serban Nicolae A si Nedelcu Casinel,
compartimentul Paza si Protecție din cadrul Regiei Publice Locale a Padurilor Sacele și pădurari
Gyerko Peter , Constantin Ionut Ciprian și Matei Gheorghe tot cadrul Regiei Publice Locale a
Padurilor Sacele, cărora le mulțumesc sincer. Nu în ultimul rând vreau să mulțumesc familiei
mele: părinților și bunicilor , precum și sorei mele , cumnatului și nepoatei mele si prietenei mele
care mi-au acordat sprijin și înțelegere de-a lungul anilor de elaborare a lucrării.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
4
CUPRINS (lb. romana) Pg. Teză Pg. Rezumat
Capitolul 1. Stadiul actual al cunoștințelor privind impactul echipamentelor forestiere utilizate la extracția lemnului asupra solurilor forestiere ......................................................................................................................................... 8/ 8
1.1. Considerații generale .......................................................................................................................................... 8/8
1.2. Proprietățile fizice ale solurilor. Compactarea solurilor forestiere datorită utilizării echipamentelor forestiere de colectare a lemnului ................................................................................................................................................ 12/9
1.2.1. Proprietățile fizice ale solurilor ..................................................................................................................... 12/9
1.2.2.Compactarea solurilor forestiere datorită utilizării echipamentelor forestiere de colectare a lemnului ....... 18/12
1.3. Sisteme si tehnici de evaluare a impactului echipamentelor forestiere asupra solului ................................. 21/134
1.4. Tipuri de echipamente forestiere utilizate în operații de colectare a lemnului din România şi impactul pe care acestea îl au asupra solurilor forestiere ................................................................................................................. 26/16
Capitolul 2. Scopul şi obiectivele cercetărilor ................................................................................................... 31/188
2.1. Scopul cercetărilor ........................................................................................................................................ 31/188
2.2. Obiectivele cercetărilor .................................................................................................................................. 31/18
Capitolul 3. Materiale şi metode .......................................................................................................................... 32/19
3.1. Localizarea de ansamblu a cercetărilor .......................................................................................................... 32/19
3.2. Evaluarea stării de deranjare a solurilor forestiere ca urmare a operaţiilor de exploatare a lemnului în zona montană ................................................................................................................................................................. 35/19
3.2.1. Alegerea locaţiilor studiilor ......................................................................................................................... 35/19
3.2.2. Designul experimental şi colectarea datelor ................................................................................................ 40/21
3.2.3. Prelucrarea datelor ....................................................................................................................................... 44/23
3.2.4. Analiza statistică a datelor ........................................................................................................................... 45/24
3.3. Evaluarea compactării şi umidităţii solului pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor ...................... 45/24
3.3.2. Designul experimental şi colectarea datelor ................................................................................................ 47/26
3.3.3. Prelucrarea datelor ....................................................................................................................................... 52/28
3.3.4. Analiza statistică a datelor ........................................................................................................................... 52/28
3.4. Evaluarea compactării şi umidităţii solului pe traseele de apropiat cu tractorul ............................................ 53/29
3.4.1. Localizarea studiilor .................................................................................................................................... 53/29
3.4.2. Designul experimental şi colectarea datelor ................................................................................................ 55/30
3.4.3. Analiza statistică a datelor ........................................................................................................................... 58/32
3.4.4. Prelucrarea datelor ....................................................................................................................................... 59/28
Capitolul 4 : Rezultate si discuții ......................................................................................................................... 59/33
4.1. Starea solurilor forestiere montane în urma aplicării operațiilor de extracție a lemnului .............................. 59/33
4.1.1. Gradul de deranjare a solurilor forestiere datorită operaţiilor de colectare cu tractoare şi atelaje ............ 59/33
4.1.2. Evoluția perturbării solului în timp ............................................................................................................. 61/34
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
5
4.1.3. Evaluarea gradului de deranjare a solului în anul 2014 .............................................................................. 64/36
4.2. Modificări în starea solurilor forestiere pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor ............................ 65/37
4.3. Modificări în starea solurilor forestiere pe traseele de apropiat ..................................................................... 71/42
Capitolul 5: Concluzii, contribuţii originale şi recomandări pentru practică. Diseminarea rezultatelor şi direcţii noi de cercetare ............................................................................................................................................................ 92/56
5.1. Concluzii ........................................................................................................................................................ 92/56
5.1.1. Concluzii cu privire la gradul de deranjare a solurilor forestiere din zona montană în urma aplicării operaţiilor de colectare cu tractoare ........................................................................................................................................ 92/56
5.1.2. Concluzii cu privire la modificările ce apar în soluri pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor .... 93/57
5.1.3. Concluzii cu privire la modificările ce apar în soluri pe traseele de apropiat cu tractorul .......................... 94/57
5.2. Contribuţii originale ....................................................................................................................................... 95/58
5.3. Recomandări pentru practică .......................................................................................................................... 96/59
5.4. Diseminarea rezultatelor ................................................................................................................................ 96/59
5.5. Direcţii noi de cercetare ............................................................................................................................... 97/600
Bibliografie ......................................................................................................................................................... 98/611
Curriculum vitae
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
6
CUPRINS (lb. engleza) Chapter 1. The current state of knowledge on the impact of forestry equipment used in skidder extraction on forest soils………………………………………………………………………...8/8 1.1 . General considerations ……………………………………………………………………8/8 1.2 . The physical properties of soils. Compaction equipment forest soils due to the use of forest wood collection………………………………………………………………………………...12/9 1.2.1 . The physical properties of soils ………………………………………………………..12/9 1.2.2. Compaction equipment forest soils due to the use of forest wood collection ………...18/12 1.3 . Systems and techniques for assessing the impact on soil forestry equipment…………..21/14 1.4 . Types of equipment used in the forest collecting wood operations in Romania and the impact that they have on forest soils………………………………………………………….26/16 Chapter 2. The purpose and objectives of the research ……………………………………. 31/18 2.1 . Research goals…………………………………………………………………………. 31/18 2.2 . Research objectives……………………………………………………………………..31/18 Chapter 3. Materials and methods ………………………………………………………….32/19 3.1. Locating overall research ……………………………………………………………….32/19 3.2 . Evaluation of the disturbance of forest soils as a result of logging operations in the mountainous area……………………………………………………………………………..35/19 3.2.1 . The choice of location studies ………………………………………………………..35/21 3.2.2 . The experimental design and data collection …………………………………………40/21 3.2.3 . Data processing ……………………………………………………………………….44/23 3.2.4 . Statistical analysis of data …………………………………………………………….45/24 3.3. Evaluation of soil compaction and moisture trails of skidder -mounted winch gathered 45/24 3.3.2 . The experimental design and data collection ………………………………………....47/26 3.3.3 . Data processing ……………………………………………………………………….52/28 3.3.4 . Statistical analysis of data ………………………………………………………….....52/28 3.4 . Evaluation of soil compaction and moisture trails close by the skidder ……………….53/29 3.4.1. Location studies ……………………………………………………………………….53/29 3.4.2 . The experimental design and data collection …………………………………………55/30 3.4.3 . Data processing ……………………………………………………………………….58/32 3.4.4 . Statistical analysis of data ...…………………………………………………………..59/32 Chapter 4: Results and discussion …………………………………………………………..59/33 4.1. Status upland forest soils in the application skidder extraction operations ……………..59/33 4.1.1. The degree of disturbance to forest soils due to operations with skidders and carts collecting ……………………………………………………………………………………..59/33 4.1.2. Evolution of soil disturbance in time …………………………………………………61/34 4.1.3. Evaluation of soil disturbance in year 2014 …………………………………………..64/36 4.2. Changes in forest soil condition on routes together with winch mounted on skidder…...65/37 4.3. Changes in state forest soils on trails. …………………………………………………...71/42 Chapter 5: Conclusions, original contributions and recommendations for practice. Dissemination of results and new research directions ……………………………………………………….92/56 5.1. Conclusions ……………………………………………………………………………..92/56 5.1.1. Conclusions on the degree of disturbance of forest soils in the mountainous area after applying skidder collection operations ………………………………………………………92/56 5.1.2. Conclusions about changes that occur in soils on routes together with winch mounted on skidder………………………………………………………………………………………..93/57 5.1.3. Conclusions about changes that occur in soils on trails near the skidder……………..94/57 5.2. Original Contributions …………………………………………………………………..95/58 5.3. Recommendations for practice ………………………………………………………….96/59 5.4. Dissemination …………………………………………………………………………...96/59 5.5. New directions of research ……………………………………………………………...97/60 Bibliography …………………………………………………………………………………98/61
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
7
Introducere
În domeniul forestier a inceput să se pună un accent puternic pe protejarea mediului și a
solului. Astfel se incearcă metode și se cauta utilaje care să reducă pe cât mai mult posibil
efectele negative asupra solului produse in timpul procesului de exploatarea a lemnului prin
folosirea utilajelor moderne. Tocmai de aceea tema tezei vrea să raspundă acestor intrebari in
vederea clarificării metodelor si a factorilor ce influentează negativ sau pozitiv deranjarea
solului.
Încep prin a-mi expune motivația alegerii acestei teme de proiect. Am avut șansa să-mi
continui și să-mi extind tema proiectului de disertație, de la studiul privind eroziunea solului
forestier indusă de colectarea lemnului, la una mult mai complexă ce cuprinde modificările ce
apar ca urmare a exploatării lemnului în soluri, rezistenţa la penetrare, ca urmare a compactării
acestuia, precum şi umiditatea, pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor. De asemenea,
gradul de deranjare a solurilor în urma aplicării operaţiilor de colectare a lemnului prin studierea
mai multor variabile şi a perioadei de timp scurse între momentul execuţiei operaţiilor şi
momentul investigării;
Acest lucru m-a motivat să revin in cadrul facultații și împreună cu profesorii din
departamentul de Exploatări Forestiere, să continui studiul mai departe, încercând să descoper
noi metode de reducere a deranjări solului in timpul exploatării lemnului.
Voi incerca și sper să reușesc să elaborez o teză cu cât mai multe date culese din teren și
de la persoane cu mai multă experiență in acest domeniu.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
8
Capitolul 1.
Stadiul actual al cunoștințelor privind impactul echipamentelor forestiere utilizate la
extracția lemnului asupra solurilor forestiere
1.1. Considerații generale
Privită sub forma unui sistem, exploatarea lemnului poate fi caracterizată de intrări şi
ieșiri ca variabile procesuale (Borz 2014). Ieşirile din sistemul menţionat se referă, printre altele,
la cantitatea şi calitatea masei lemnoase exploatate cât şi la impactul generat asupra mediului în
timpul şi după încheierea operaţiilor de exploatare a lemnului.
Eroziunea solurilor forestiere depinde de câțiva factori care conduc fie la declanșarea ei,
fie la amplificarea acesteia care, de cele mai multe ori, are efecte negative asupra albiilor
pâraielor, a drumurilor forestiere,a construcţiilor de diferite tipuri din aval (baraje, poduri) sau
asupra staţiunilor forestiere. Dintre mecanismele ce conduc la manifestarea fenomenului de
eroziune în timpul sau ca efect al colectării lemnului cu tractoare, cele mai importante sunt (Sato
şi Terazawa 2004; Wallbrink şi Croke 2002; Stott 1997, Miller et al. 1988; Stott et al. 1986;
Robinson şi Blyth 1982, Brown şi Krygier 1971):
• circulația repetată a tractoarelor cu și fără sarcină pe acelaşi traseu
• sensul înspre care se realizează colectarea lemnului în raport cu înclinarea
terenului (amonte, aval)
• declivitatea terenului
• eroziunea pluvială ce se manifestă pe traseele circulate
• colectarea lemnului prin albiile pâraielor
• traversarea pâraielor
Degradările de suprafaţă ale solurilor cauzate de activitatea tractoarelor folosite la
colectarea lemnului conduc la creşterea cantităţilor de sedimente (Wallbrink et al. 2002;
Kreutzweiser şi Capell 2001). Impactul operaţiilor de colectare a lemnului cu tractoare asupra
solurilor poate fi divizat în trei categorii: deranjarea profilului solului, compactarea solului şi
formarea făgaşelor (Cullen 1991; Grace et al. 2006). Solurile forestiere sunt susceptibile la
compactare, în măsura în care ele conţin o cantitate însemnată de materie organică şi au densităţi
aparente reduse, porozitate ridicată şi rezistenţă redusă (Froehlich şi McNabb 1984; Froehlich et
al. 1985; Kolkaa şi Smidth 2004; Horn et al. 2007). Atunci când se exercită o încărcare mecanică
asupra unui sol, particulele acestuia sunt rearanjate mai strâns legate între ele, rezultând o
creştere a densităţii (Dickerson 1976; Greacen şi Sands 1980; Grace et al. 2006), fenomen ce
poartă denumirea de compactare.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
9
În general, îndepărtarea stratului organic şi mineral de la suprafaţa solului are loc prin
scalpare, rostogolirea pieselor de lemn, crearea de făgaşe de către pneuri etc. Făgaşele apar mai
ales în condiţiile unei umidităţi ridicate, atunci când presiunile exercitate de către echipamentul
de colectare provoacă degradarea structurii solului (Greacen şi Sands 1980; McNabb et al. 2011;
Nungent et al. 2003).
Utilajele folosite la colectarea lemnului devin din ce în ce mai grele şi mai puternice
(Rieppo 2001), existând situaţii în care sarcinile pe osie ajung la 300 kN (Hakansson 1994).
Fiecare maşină de colectare cauzează deformarea solului urmată de alterarea proprietăţilor fizice
şi chimice atunci când rezistenţa acestuia este depăşită (Vossbring şi Horn 2004). Consecinţele
compresiunii asupra solurilor au fost demonstrate de Berli et al. (2000) care au constatat o
rezistenţă la penetrare mai ridicată şi o reducere a conductivităţii hidraulice asociată cu
compactarea solului pe urmele lăsate de tractoare după folosirea repetată a acestora.
Impactul se manifestă şi asupra creşterilor vegetaţiei, fapt demonstrat de diverşi autori
(Gorbing 1948; Wollny 1998; Alakukku 2000). Compactarea solului datorită colectării lemnului
are efecte şi asupra respiraţiei rădăcinilor arborilor, fapt consemnat de Gaertig (2001) şi
Schaeffer et al. (2001). Reabilitarea structurii solului, incluzând funcţionalitatea porilor poate fi
redobândită numai dacă încărcarea mecanică este mai mică decât starea de precomprimare la
toate adâncimile (Horn 2004). Pe de altă parte, ameliorarea solurilor compactate durează foarte
mult, deoarece regenerarea (dispariţia) urmelor de pneuri durează între 25 şi 70-140 de ani
(Froehlich 1985; Webb et al. 1986).
Eroziunea provocată de colectarea lemnului cu tractoare a fost studiată de către diverşi
autori, tocmai datorită faptului că prin colectarea lemnului cu tractoare se creează premisele
antrenării particulelor de către apă, particule care sunt trasportate şi sedimentate în zonele mai
joase ale teritoriilor. Eroziunea relaţionată cu drumurile de tractor a fost adesea privită ca o sursă
de sedimente (Anderson 1954; Dyrness 1967). În urma studiilor care s-au realizat pe continentul
american (Oregon şi California), s-a constatat faptul că drumurile sunt responsabile pentru circa
jumătate din eroziunea asociată cu procesul de producţie al exploatării lemnului în condiţiile
unor declivităţi medii de 43% (Swansofl şi Dyrness 1983; McCashion şi Rice 1983).
1.2. Proprietățile fizice ale solurilor. Compactarea solurilor forestiere datorită
utilizării echipamentelor forestiere de colectare a lemnului
1.2.1. Proprietățile fizice ale solurilor
Solul reprezintă stratul subțire de la suprafata pământului care este relativ subțire, prolific
şi care este deosebit de complex aflându-se în continuă schimbare (Bica 2000). El reprezintă
una dintre cele mai importante verigi ale comunității biologice, oferind resursele necesare
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
10
vieții. Solul se constituie din materiale organice, insecte, minerale, microorganisme, subsţante
nutritive aflate într-un echilibru dinamic (Bica 2000). Odată cu formarea solului, acesta este
supus unui continuu proces de degradare, atât sub acţiunea factorilor naturali cât şi sub
influenţa factorilor antropici (Bica 2000). În categoria factorilor naturali de degradare a solului,
ploaia şi vântul deţin procentajul cel mai mare, aceştia fiind principalii factori ai eroziunii
solului (Bica 2000). Eroziunea solului este favorizată în cele mai multe cazuri de declivitatea
terenului.
Prin structura unui sol se înţelege modul de asociere a mineralelor unor roci, definită prin
raporturile de formă, dimensiuni, mărime şi cristalizare; prin textura unui sol se înţelege modul
de aranjare în spaţiu a componenţilor minerali din masa rocii respective (Stamatiu 1962).
De obicei solurile sunt alcătuite din trei tipuri de particule: nisip, praf şi argilă, ale căror
participare se prezintă în proporţii diferite datorită materiei parentale şi a proceselor
pedogenetice ce au loc. În funcţie de procentul de participare a acestor particule într-un sol dat,
rezultă textura solului în cauză. Textura solului poate determina o clasificare a solurilor în
clase sau specii texturale (Târziu 1997). La noi în ţară se utilizează un sistem de clasificare cu
10 clase texturale ale solurilor iar acestea, la rândul lor, pot fi grupate în cinci categorii (Târziu
1997). Încadrarea solurilor într-o clasă corespunzătoare se face pe baza cantităţii de argilă fizică
din textură (dimensiuni sub 0,01 mm) sau a argilei coloidale (dimensiuni sub 0,02 mm) şi a
prafului (Târziu 1997).
Structura solului este determinată de factori ca: textura, conţinutul de humus, acţiunea
biologică, acţiunea unor factori fizici (e.g. îngheţ-dezgheţ), variaţia de umiditate etc. (Secelean
2008).
Solurile pot fi clasificate, dupa structură, tinându-se seama de sistemul american
recomandat de către FAO, care definește structura pe: grade de structurare, clase şi tipuri de
elemente structurale (Târziu 2004): 0-sol nestructurat, 1-sol slab structurat, 2-sol moderat
structurat, 3- sol bine structurat.
După tipul de structură, solurile se grupează în şapte categorii (Târziu 2004): 1-
glomerulară, 2-grăunţoasă, 3-subpoliedrică, 4- poliedrică, 5-prismatică, 6-columnară, 7-lamelară.
Dupa clasa de structură solurile pot fi soluri cu structură foarte fină, fină, mijlocie, grosieră şi
foarte grosieră (Tarziu 2004).
Porozitatea unui sol este dată de microstructură şi macrostructură, ea reprezentând
totalitatea spaţiilor dintre particule care sunt umplute cu apă sau aer, porii apar datorită aşezării
spaţiale a particulelor ce intră în alcătuirea solului şi a agregatelor (Secelean 2008).
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
11
Tabelul 1. Variaţia porozităţii solului în funcţie de textura acestuia (după Scheffer-
Schachtschabel 1970)
Specia texturală Porozitatea
totală %
Pori grosieri % Pori mijlocii % Pori fini %
Soluri nisipoase 42 ± 7 30 ± 10 7 ± 5 5 ± 3
Soluri prăfoase şi lutoase 45 ± 8 15 ± 10 15 ± 9 15 ± 5
Soluri argiloase 45 ± 8 8 ± 5 10 ± 5 30 ± 10
Determinarea densității aparente constă în măsurarea prin cântărire a masei unui eşantion
de sol (epruvetei agregatului) uscat şi raportarea rezultatului la volumul aparent al probei (Iliescu
şi Pop 2011).
Solurile au capacitatea de a se deforma prin apăsare şi de a forma împreună cu apa o
pastă ușor modelabilă care își menține coeziunea. Această proprietate fizică a solului poartă
numele de plasticitate, proprietate ce rezultă in urma combinării cantității de argilă din sol cu
apa. Plasticitatea solului este influențata de textura solului, solurile argiloase fiind cele mai
plastice soluri (Târziu 2004).
Cantitatea de apă care află în sol si la care solul incepe să manifeste plasticitate se
numește limita inferioară de plasticitate iar cantitatea de apă maximă până la care se menține
această caracteristică se numește limita superioară de plasticitate.
Umiditatea solului se exprimă în procente şi poate fi determinată în mai multe moduri.
Metodologia clasică de determinare a umidităţii solului presupune determinări de laborator
asupra masei de apă pe care o pierde o probă de pământ ce se usucă într -o etuvă la temperatura
de 105 ͦ C. Metodologiile mai moderne de determinare a umidităţii solurilor presupun utilizarea
unor instrumente prevăzute cu senzori care permit citirea directă a conţinutului în umiditate pe
baze electrice. Aceste instrumente se numesc umidometre şi sunt disponibile în diferite variante
constructive, dintre care, unele sunt concepute şi utilizate în mod special pentru evaluarea
umidităti solului.
Din punct de vedere geotehnic (Olteanu 2010), gradul de compactare al unui sol
(pământ) reprezintă raportul dintre starea de îndesare în care se află acesta (exprimată prin
greutatea volumică în stare uscată) şi starea sa de îndesare maximă ce poate fi obţinută în
laborator iar prin compactare greutatea volumică a solului în cauză creşte, pe seama eliminării
fazei gazoase sau, dacă solul este saturat în apă, greutatea sa volumică poate fi sporită prin
eliminarea de apă, fenomen care, din punct de vedere geotehnic poartă numele de consolidare.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
12
Compactarea prin eliminarea de aer are loc atunci când solul este supus unor eforturi
repetate cum ar fi presiunile, loviturile şi vibraţiile (Olteanu 2010) iar în cazurile în care solurile
sunt prea uscate particulele vor refuza să se îndese. Atunci când solul este prea umed se vor
înregistra deplasări ale particulelor fără o tasare propriu-zisă (Olteanu 2010).
1.2.2.Compactarea solurilor forestiere datorită utilizării echipamentelor forestiere
de colectare a lemnului
Nivelul de deranjare la care poate ajunge un sol forestier în timpul operaţiilor forestiere
de colectare a lemnului prin utilizarea utilajelor ce folosesc drept suport solul forestier depinde
de mai mulţi factori. În tăierile rase este mult mai probabilă generarea unor zone mai extinse din
categoria celor deranjate prin comparaţie cu alte tipuri de tăieri (Carter et al. 2006; Spinelli et al.
2010). De asemenea, utilizarea atelajelor poate conduce la reducerea zonelor afectate prin
deranjarea solului (Ghaffaryian et al. 2008), dar poate conduce la creşterea gradului de
compactare în orizonturile superioare ale solului fapt ce prezintă repercusiuni asupra regenerării
naturale în cauzul utilizării unor principii ecologice în regenerarea pădurii (Naghdi et al. 2009).
Comparativ cu utilizarea unor sisteme tehnice complet mecanizate, cuplarea atelajelor cu utilaje
poate conduce la reducerea amplitudinii fenomentului de deranjare a solului (Shresta et al.
2008). Utilizarea diferitelor metode de exploatare a lemnului poate genera diferite niveluri de
compactare pe traseele de colectare şi este cunoscut faptul că metoda arborilor afectează într-o
măsură mai mare solurile pe traseele de colectare (Han et al. 2009). În general, colectarea
lemnului cu tractoare skidder poate afecta solurile forestiere în diferite moduri. Pe traseele de
apropiat, problemele cele mai mari sunt cele legate de compactarea solului (Naghdi et al. 2009;
Najafi et al. 2009; Majnounian şi Jourgholami 2013; Jaafari et al. 2014), chiar dacă pot să apară
şi alte schimbări ale proprietăţilor chimice (Jaafari et al. 2014) sau fizice (Najafi et al. 2009;
Soltanpuor şi Jourgholami 2013). Numărul de treceri ale unui utilaj dat, ca şi declivitatea
traseului şi umiditatea solului forestier în timpul desfăşurării operaţiilor de colectare a lemnului
sunt factori recunoscuţi care afectează gradul de compactare a solurilor pe traseele de apropiat
(Naghdi şi Solgi 2014) iar umiditatea solului poate chiar să descrească ca urmare a deplasărilor
repetate ale tractoarelor de tip skidder (Najafi et al. 2009). Pe de altă parte, atunci când se
utilizează tractoare agricole adaptate pentru operaţii forestiere sau tractoare specializate de tipul
celor skidder, care utilizează trolii la operaţia de adunat, deranjarea solurilor forestiere nu este
limitată doar la traseele de apropiat ci se extinde şi între acestea. Spinelli et al. (2010) au
constatat faptul, că atunci când se aplică metoda sortimentelor definitive la cioată respectiv
tractoare skidder, pentru colectarea masei lemnoase, zonele în care se manifestă fenomenul de
deranjare a solurilor forestiere pot să atingă chiar 58% din suprafaţa parchetelor în cazul tăierilor
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
13
rase şi chiar 42% din suprafaţa parchetelor în cazul extracţiilor cu caracter parţial. Într-un studiu
ce a vizat testarea acurateţii a trei metode de investigare a gradului de deranjare a solurilor
forestiere ca urmare a aplicării operaţiilor forestiere de extracţie a lemnului, McMahon (1995) a
constatat faptul că zonele puţin deranjate împreună cu cele nederanjate au ocupat circa 70% din
suprafaţa totală supusă operaţiilor într-un caz specific în care s-a utilizat un tractor de tip skidder
şi s-a aplicat metoda trunchiurilor şi a catargelor. Pentru aceleaşi clase de deranjare a solului,
Najafi şi Solgi (2010) au constatat proporţii de ordinul a 90%.
Reducerea gradului de compactare a solurilor forestiere în timpul operaţiilor de colectare
a lemnului cu tractoare de tip skidder, poate fi gestionată, într-o anumită măsură, în diverse
moduri cum ar fi: utilizarea de pneuri de presiune scăzută (Oprea şi Sbera 2004), limitarea
declivităţii traseelor de colectare (Jourgholami et al. 2014; Naghdi şi Solgi 2014), conducerea
operaţiilor de colectare în condiţii de îngheţ (Oprea şi Sbera 2004; Šušnjar et al. 2006) sau în
condiţii de sol uscat (Oprea şi Sbera 2004; Naghdi şi Solgi 2014), colectarea lemnului înspre
aval (Majnounian şi Jourgholami 2013) sau acoperirea traseelor de colectare cu resturi de
exploatare (Akay et al. 2007).
Deşi în zone geografice, altele decât cele româneşti, fenomenul de compactare a solurilor
forestiere pe traseele de apropiat a fost destul de intens studiat, în condiţiile româneşti nu există
studii care să pună în evidenţă diferenţele ce apar, în termeni de modificări cum ar fi rezistenţa
solului şi umiditatea acestuia în zonele deranjate de trafic comparativ cu cele nederanjate. Mai
mult, practicile forestiere româneşti în cazul utilizării tractoarelor de tip skidder la operaţii de
colectare a lemnului diferă semnificativ de cele internaţionale, după cum se arată în Borz (2015).
Astfel, principalele diferenţe rezidă în distanţe de adunat şi de apropiat foarte crescute,
deplasarea unor sarcini mult mai mari pe cursă atât în termeni de volum cât şi în termeni de
lungimi ale pieselor deplasate ca şi desfăşurarea traseelor sau a drumurilor de tractor cu
declivităţi mult mai mari (Borz 2015).
1.3. Sisteme si tehnici de evaluare a impactului echipamentelor forestiere asupra solului
Nivelul de mecanizare a operaţiilor de exploatare a lemnului diferă de la regiune la
regiune, în funcţie de tipurile de pădure existente local, specia sau speciile majoritare, metodele
utilizate în managementul forestier, condițiile climatice şi de teren (Vusic et al. 2013). Totuși,
marea majoritate a echipamentelor şi utilajelor forestiere folosite momentan în colectarea
lemnului afectează solurile forestiere iar dintre acestea, cele ce utilizează solul forestier în mod
direct pentru deplasare au un impact mai mare (Borz 2014). În timp ce echipamentele forestiere
ce folosesc solul forestier drept suport în deplasare sunt caracterizate de un impact mai mare,
limita până la care solul forestier poate fi afectat depinde de unele aspecte esențiale precum
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
14
gradul de dezvoltare al infrastructurii de colectare care, în cele din urmă, poate fi corelată cu alţi
parametri precum intensitatea extracţiei şi metodele de management ce se aplică.
În operaţiile de colectare a lemnului cu tractorul skidder, masa lemnoasă este deplasată în
contact direct cu suprafaţa solului, contact care este potenţial integral la operaţia de adunat,
respectiv parţial la operaţia de apropiat (Oprea 2008). Acest tip de practică forestieră este larg
răspândit la nivel naţional, unde tractoarele dotate cu trolii pentru adunat şi cu alte dispozitive
pentru apropiat prin semitârâre sunt utilizate în proporţie de peste 96% (Sbera 2007; Sbera
2012), dar şi la nivel internaţional (Borz 2015). Mai mult, se cunoaşte faptul că utilizarea
echipamentelor care deplasează sarcina pe suprafaţa solului, este adesea asociată cu perturbarea
zonei care poate duce la degradarea proprietăţilor solului prin creşterea compactării solului,
scăderea porozității solului, precum şi modificarea altor subsisteme învecinate sau incluse
(Demir et al. 2007). Toate acestea pot conduce la acelerarea eroziunii şi la scăderea
productivităţii pădurii în cauză (McMahon 1995).
Evaluarea gradului de deranjare a solurilor forestiere dintr-o locaţie dată se realizează
pentru a se obţine informaţiile necesare care ajută inginerii silvici sau organismele implicate în
managementul forestier local în luarea de decizii, monitorizarea şi adecvarea operaţiilor
forestiere la legislaţia în vigoare (McMahon 1995). Pentru a face posibile astfel de evaluări, s-au
dezvoltat în timp diferite sisteme şi metode de evaluare a gradului de deranjare a solurilor
forestiere, sisteme ce se utilizează, în mod curent, în întreaga lume. De obicei, astfel de sisteme
de evaluare a gradului de deranjare a solului utilizează anumite clase (tipuri) concepute în jurul
unor atribute descriptive (McMahon 1995; Page-Dumroese et al. 2009), indicând graduări în
severitatea fenomenului, începând cu zone în care nu se observă nici un fel de deranjare a solului
şi terminând cu zonele în care se observă deranjări foarte severe. În clasele respective se
identifică diferite tipuri de perturbare a solurilor forestiere cum ar fi prezenţa făgaşelor,
amestecarea orizontului organic cu cel mineral, compactare etc .(Figura 3 din teză).
În general, se utilizează trei metode de eşantionare (McMahon 1995): metoda punctelor
pe transect, care presupune inventarierea gradului de deranjare a solurilor forestiere la nivelul
unor puncte predeterminate situate pe un transect, metoda liniilor pe transect, similară cu prima,
dar la care în locul clasificării gradului de deranjare a solurilor la nivelul unor puncte, se
înregistrează distanţele pe care se manifestă schimbările în gradul de deranjare a solului şi
metoda punctelor de eşantionare pe grilă, care utilizează un sistem de tip grilă amplasat şi
orientat aleator pe o zonă de studiat, cu intersecţiile situate la anumite echidistanţe şi pentru care
se amplasează 2 până la 4 transecte ce se orientează aleator, având lungimea de 30 de metri. De
la aceste metode de bază în investigarea gradului de deranjare a solurilor forestiere s-au dezvoltat
şi alte variaţii prin adaptare sau extindere, ca şi noi metode complet schimbate cum sunt cele
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
15
descrise în Page-Dumroese et al. (2009) şi Spinelli et al. (2010). La aplicarea metodelor se
colectează informaţii pentru anumite puncte denumite puncte de monitorizare (Page-Dumroese
et al. 2009) sau clasificare (McMahon 1995) amplasate sub forma unor suprafeţe circulare
(Page-Dumroese et al. 2009; McMahon 1995; Najafi şi Solgi 2010) sau rectangulare (Spinelli et
al. 2010). În cazul unor suprafeţe circulare, diametrul acestora poate fi cuprins între 15 (Page-
Dumroese et al. 2009a) şi 30 cm (McMahon 1995; Najafi şi Solgi 2010) iar în cazul suprafeţelor
dreptunghiulare se folosesc arii de 1 m2.
În general, într-o aceeaşi locaţie pot să se manifeste mai multe forme de deranjare a
solului, cum ar fi îndepărtarea litierei, dislocarea solului şi compactarea, iar pentru multe dintre
solurile forestiere densitatea specifică creşte cu adâncimea. În solurile al căror strat superior a
fost îndepărtat, creşterea naturală a densităţii specifice poate fi confundată cu compactarea
(Page-Dumroese et al. 2009b). Pe de altă parte, unele dintre activităţile ce se desfăşoară în
pădure (e.g. mobilizarea solului) au potenţialul de a genera deranjarea solului, care nu reprezintă
întotdeauna un aspect negativ dar îndepărtarea litierei şi a florei de talie redusă de la suprafaţa
solului, dislocarea solului mineral, compactarea, frământarea, eroziunea ca şi alte fenomene de
deranjare a solurilor pot avea efecte negative asupra bonităţii staţiunilor şi proceselor hidrologice
(Borz 2014).
Clasificare lui McMahon (1995) conţine o schemă ce ia în considerare şase clase. Prima
clasă include zone unde solul nu este efectat, a doua clasă include soluri deranjate superficial,
fiind conturată în jurul a cinci categorii:
• (2.1.) litiera este la locul său, fiind caracterizată doar de mici întreruperi;
• (2.2.) litiera este îndepărtată şi partea de sus a solului expusă;
• (2.3.) litiera este amestecată cu partea de sus a solului;
• (2.4.) respectiv >5 cm din partea superficială a solului este peste litieră.
Clasa a treia (deranjare puternică) include mai multe categorii:
• (3.1.) partea superficială a solului este îndepărtată;
• (3.2.) elemente de eroziune;
• (3.3.) partea superioara a solului frământata;
• (3.4.) făgaşe de 5-15 cm adâncime;
• (3.5.) făgaşe de 15-30 cm adâncime;
• (3.6.) făgaşe de peste 30 cm adâncime;
• ( 3.7.) respectiv evidenţa depozitelor neconsolidate sau a rocii mamă.
Clasa a patra cuprinde resturi de exploatare sau de subarboret cu două categorii: grosime
de 10-30 cm respectiv peste 30 cm. Clasa a cincea cuprinde elemente nelegate de sol (de
exemplu cioate şi roci), iar în mod adiţional este inclusă şi o clasă clarificatoare privind
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
16
compactarea, care precizează dacă elementele din clasele de impact descrise anterior sunt
datorate trecerii unei maşini (pneu sau şenilă) sau a unei piese de lemn. Bolding et al. (2005),
adaptează schema lui McMahon (1995), prin precizarea cauzei şi reconfigurarea limitelor pentru
subclasa 2.4., respectiv restrângerea subclaselor 3.4., 3.5. şi 3.6. la două, cu reconfigurarea
limitelor (Borz 2014) şi mai indică, într-o clasă de clarificatori, tipul de traseu de colectare
incluzând aici şi clasa de elemente nelegate de sol.
Preston (1996), utilizează o clasificare ce grupează deranjarea solurilor în cinci clase.
Similar clasificării propusă de Miller şi Sioris (1986) respectiv McMahon (1995), în prima clasă
evaluabilă vizual se includ solurile care nu sunt deranjate de echipamentul forestier, în a doua
clasă se includ solurile care au fost compactate în mod evident de traficul forestier, dar care nu
prezintă semne de formare a făgaşelor, în a treia clasă se includ soluri care prezintă făgaşe cu
adâncimi mai mici de 20 cm datorate deranjării provocate de trafic, în clasa a patra se includ
zone cu făgaşe mai mari de 20 cm, în timp ce în clasa a cincea se includ soluri puternic
frământate şi bătătorite, cu evidenţe clare privind dislocarea solului.
Page-Dumorese et al. (2009a) specifică un număr de patru clase conform cărora gradul de
deranjare este evaluabil vizual, incluzând şi efectele unor practici nord-americane cum ar fi
incendiile controlate.
1.4. Tipuri de echipamente forestiere utilizate în operații de colectare a lemnului din România şi impactul pe care acestea îl au asupra solurilor forestiere
La noi în țară cel mai răspandit mijloc de colectare a lemnului este tractorul de tip skidder
(Figura 4 din teză) care s-a impus cel mai probabil datorită mobilităţii şi productivităţii
superioare în astfel de operaţii, capacităţii superioare de a depăşi anumite obstacole (Oprea 2008)
şi probabil datorită uşurinţei de asimilare a tehnicilor operaţionale de către personalul forestier.
Tractoarele forestiere ca şi cele agricole adaptate pentru astfel de operaţii, pot deplasa materialul
lemnos printr-una dintre următoarele modalităţi:
• târâre completă pe sol (în principal la adunatul lemnului de la cioată până la
formarea sarcinii);
• semitârâre, când un capăt al sarcinii este susţinut de tractor, iar celălalt alunecă pe
sol, situaţie frecvent întâlnită la operaţia de apropiat;
• purtare, care este specifică tractoarelor de tip forwarder şi local celor de tip
skidder, atunci când se recurge şi la extragerea lemnului de dimensiuni mici (în
primul caz, lemnul este încărcat pe remorca sau pe platforma tractorului, iar în cel
de-al doilea caz lemnul este prins în sarcini mici în partea posterioară, prin
înfăşurare cu cablurile tractorului).
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
17
Tractoarele de tip skidder pot fi dotate cu trolii mono- sau bitambure ce pot efectua
adunatul pe distanţe ce variază între 50-60m în regiunea de câmpie şi până la 120-150 m, uneori
peste, în regiunea de munte (Oprea 2008). Practicile obişnuite din România indică distanţe medii
de adunat cu troliul montat pe tractor de ordinul a 20-25 m, cu maxime de ordinul a 60-70 m
(Borz 2015).
Caile de colectare necesare colectări masei lemnoase cu tractorul de tip Skidder trebuie
să corespundă unor condiții tehnico-economice coroborate cu nevoile silviculturale şi ecologice
(Oprea 2008): lățimea necesară deplasarii tractorului în aliniament este de 3 m, iar dimensiunea
căilor de adunat în arboret, în cazul traseelor naturale (care nu necesita lucrari de amenajare, se
recomandă a fi de 4 m la suprafața solului, pentru a se evita prejudicierea arborilor de pe
marginea traseului de adunat cat si a rădăcinilor acestora; traseele trebuie să fie cât mai liniare,
atât pentru a avea o deplasare cat mai ușoară a tractoarelor, cât şi pentru reducerea prejudicierii
arborilor de pe marginea culoarelor de adunat.
Prin comparaţie, tractoarele de tip forwarder (Figura 5 din teză) sunt specializate pentru
deplasarea lemnului scurt prin purtare, lucrând adesea în asociere (sistem tehnic) cu maşini de
tip harvester (Borz 2014).
Pentru acest lucru, sunt specializate pentru operaţii de apropiat, elementele de muncă de
încărcare-descărcare (sau chiar direct transbordare) fiind efectuate cu ajutorul unei macarale
hidraulice precvăzută cu un graifăr. Comparativ cu tractoarele de tip skidder, aceste echipamente
sunt mult mai grele, putând să ajungă la mase (inclusiv lemnul încărcat) de 17-25 tone (Owende
et al. 2002), motiv pentru care provoacă compactarea solurilor forestiere într-o măsură mai mare
decât primele. Trebuie precizat faptul că necesită o accesibilitate tehnică adecvată, uneori
realizată la nivel de culoar de extracţie a lemnului (Oprea 2008). Atelajele sau tracţiunea animală
( Figura 6 din teză) au fost şi, cel puţin pe termen scurt şi mediu, vor rămâne o componentă
importantă în managementul operaţiilor forestiere. Acest tip de echipament forestier încă este
utilizat frecvent în operaţiile forestiere, atât în România (Borz şi Ciobanu 2013; Sbera 2007) cât
şi în alte ţări (Jourgholami 2012; Jourgholami et al. 2010; Magagnotti şi Spinelli 2011).
Principalele avantaje ale tracţiunii animale rezidă în eliminarea utilizării de carburanţi şi
lubrifianţi (Borz 2014), acest tip de echipament este caracterizat de o capacitate de tracţiune
redusă comparativ cu echipamentele mecanizate (Oprea 2008). De asemenea, atelajele nu pot fi
utilizate decât pe terenuri cu declivităţi reduse (Oprea 2008; Oprea şi Sbera 2004) şi, în general,
doar la colectarea lemnului înspre aval, cazuri în care sarcinile de deplasat trebuie să fie foarte
bine proporţionate şi corelate cu capacitatea lor de tracţiune (Oprea 2008).
Deşi în România au o răspândire evident mai mică decât ar trebui să o aibă (Sbera 2007;
Oprea şi Sbera 2004), funicularele forestiere (Figura 7 din teză) sunt recunoscute pentru un
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
18
impact mult mai redus asupra solurilor forestiere, în toate situaţiile în care sarcinile sunt
deplasate prin suspendare completă, în cazul operaţiilor de apropiat. Totuşi, la operaţiile de
adunat lateral impactul asupra solurilor forestiere nu poate fi evitat, aici lemnul fiind tractat prin
târâre similar utilizării troliilor montate pe tractoare (Oprea 2008).
Capitolul 2. Scopul şi obiectivele cercetărilor
2.1. Scopul cercetărilor
După cum s-a arătat anterior, în România, colectarea lemnului se realizează într-o
proporţie majoritară prin utilizarea unor echipamente şi utilaje care folosesc drept suport solurile
forestiere în timpul deplasării sarcinilor. Astfel, în marea majoritate a cazurilor, se folosesc
tractoare articulate forestiere care deplasează sarcinile prin târâre în cadrul operaţiilor de adunat
şi prin semitârâre în cazul operaţiilor de apropiat, iar în anumite situaţii operaţionale se
utilizează atelajele pentru operaţii de colectare. Dacă la nivel internaţional fenomenul de
deranjare a solurilor forestiere ca urmare a operaţiilor de colectare a lemnului prin utilizarea
echipamentelor descrise a fost studiat destul de serios, în România, pentru moment, după
cunoştinţele proprii, nu există astfel de studii.
În contextul descris anterior, scopul cercetărilor aferente prezentei lucrări a fost de a
evalua gradul de deranjare (afectare) a solurilor forestiere cauzat de operaţiile de colectare a
lemnului cu tractoare şi atelaje, exprimat prin proporţia de participare a suprafeţelor caracterizate
de diferite grade de afectare ca şi prin modificările ce apar în termeni de rezistenţă la
compresiune şi conţinut în umiditate a solurilor.
2.2. Obiectivele cercetărilor
Obiectivele cercetărilor au fost structurate în jurul unor etape logice de parcurs în vederea
atingerii scopului general al cercetărilor. Prin urmare, obiectivele prezentelor cercetări au fost de
a:
(i) Evalua gradul de deranjare (remanent) al solurilor forestiere din zona montană
în urma aplicării operaţiilor de colectare a lemnului prin luarea în considerare a
mai multor tipuri de tăieri, tipuri de sol, tipuri de echipamente utilizate la
colectare şi a perioadei de timp scurse între momentul execuţiei operaţiilor şi
momentul investigării;
(ii) Evalua modificările ce apar în soluri în termeni de rezistenţă la penetrare, prin
urmare a compactării acestora, ca şi a umidități, pe traseele de adunat cu troliul
montat pe tractor;
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
19
(iii) Evalua rezistenţa la penetrare şi a umidități solului ca efecte remanente după
operaţiile de colectare pe traseele de apropiat cu tractorul de tip skidder.
Capitolul 3. Materiale şi metode
3.1. Localizarea de ansamblu a cercetărilor Drept locaţie generală a cercetărilor s-au ales pădurile administrate de RPLP Săcele, cu
sediul în Municipiului Săcele, judeţul Braşov (Figura 8). Această locaţie s-a ales datorită
variabilităţii mari în ceea ce priveşte tipurile de sol forestier ca şi datorită unei variabilităţi
ridicate în ceea ce priveşte sistemele tehnice şi echipamentele ce se utilizează în operaţii de
exploatare a masei lemnoase. Mai mult, se poate considera că zona cercetărilor este
reprezentativă pentru aria geografică montană a României unde, de altfel este comasată marea
majoritate a fondului forestier românesc.
Figura 1. Localizarea de ansamblu a cercetărilor
3.2. Evaluarea stării de deranjare a solurilor forestiere ca urmare a operaţiilor de
exploatare a lemnului în zona montană
3.2.1. Alegerea locaţiilor studiilor
În pădurile din zonele montane ce sunt supuse operaţiilor de exploatare a lemnului pot să
existe situații variate în ceea ce priveşte tipul şi intensitatea intervenției, condiţiile de sol, tipul de
echipament forestier utilizat la colectarea lemnului, declivitatea terenului etc., factori care pot să
afecteze gradul de deranjare a solului ca urmare a operațiilor de colectare. Mai mult, durata de
timp scursă între momentul intervenţiilor vizând extracţia lemnului şi un moment dat (moment
de eşantionare) poate contribui la refacerea naturală sau chiar artificială a solului forestier într-o
anumită măsură, datorită faptului că prin anumite procese solurile posedă astfel de capacităţi:
aportul de litiera şi dezvoltarea radicelară. Aportul de litieră poate masca solurile deranjate prin
contribuţia la refacerea orizonturilor superficiale deranjate, iar dezvoltarea radicelară contribuie
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
20
la refacerea porozităţii solului în timp ce procesele artificiale cum ar fi regenerările artificiale au
acelaşi efect. Acestea au fost şi unele dintre considerentele avute în vedere la alegerea locaţiilor
de studiat prin care s-a urmărit:
• acoperirea tuturor tipurilor de intervenţii silvotehnice practicate în zona studiată;
• acoperirea tuturor echipamentelor folosite la colectarea lemnului din zona
studiată;
• acoperirea unei perioade caracterizate de ecart temporar mare;
• surprinderea efectelor generate de intervenţii antropice de tipul regenerărilor
artificiale;
• includerea variabilităţii generate de alţi factori cum ar fi declivitatea terenului.
Pentru investigarea gradului de deranjare a solurilor forestiere s-a luat în studiu Unitatea
de Producţie şi Protecţie III Piatra Mare din cadrul R.P.L.P. Săcele. ”Pădurile acestei unităţi de
producţie şi protecţie sunt situate în bazinul râului Timiş, în raza teritorială a Municipiului Săcele
unde ocupă versantul drept al râului Timiş până în vecinătatea vârfului Piatra Mare. Din punct de
vedere fizico-geografic aceste păduri sunt situate în Unitatea Carpato-Transilvană, Carpaţii
Orientali, grupa de curbură, mai precis în munţii curburii externe, versantul N-V al Masivului
Piatra Mare” (*** 2008).
Figura 2. Amplasarea unităţilor amenajistice luate în studiu pentru evaluarea gradului de deranjare a solului
Pentru studiu, s-a ales în mod aleator un număr de 19 unităţi amenajistice (Figura 9,
Tabelul 4) care au fost parcurse cu diferite tipuri de tăieri ce s-au realizat în diferite perioade,
amplasate în mod distribuit pe suprafaţa unităţii de producţie şi protecţie şi pentru care s-a avut
în vedere surprinderea tipurilor majoritare de sol cu condiţia ca în toate să se fi operat cu
echipamente şi utilaje de colectare a lemnului ce folosesc drept mediu suport în timpul operării
solului natural.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
21
Tabelul 2. Elemente descriptive de bază pentru unităţile amenajistice luate în studiu
Nr. crt.
Tipul intervenţiei
silvotehnoce
Anul Exploatării
Echipament folosit la procesul
de colectare
Tipul de sol Unitatea amenajistică
Suprafaţa [ha]
Numărul de puncte
eşantionate 1 accidentale. 2008 tractor districambosol litic 160 B 1,6 24
2 accidentale. 2014 atelaje districambosol tipic 24 A 4,0 56
3 Igiena 2014 atelaje districambosol litic 24 D 4,1 55
4 Igiena 2008 atelaje districambosol tipic 162E 3,7 53
5 Igiena 2009 tractor istricambosol umbric 31 D 5,3 74
6 Raritura 2010 tractor istricambosol umbric 84A 3,7 50
7 accidentale. 2008 tractor istricambosol umbric 85 A 3,5 52
8 Raritura 2008 tractor istricambosol umbric 91 B 3,0 47
9 Raritura 2010 atelaje istricambosol umbric 91 C 0,5 14
10 accidentale. 2007 tractor districambosol litic 155 A 4,0 50
11 Igiena 2007 tractor districambosol litic 156 A 12,7 165
12 accidentale. 2007 tractor eutricambosol tipic 157 A 2,3 29
13 Igiena 2007 tractor eutricambosol rezinic 157 B 2,3 30
14 Igiena 2007 tractor eutricambosol rezinic 158 B 2,1 49
15 Progresive 2008 atelaje eutricambosol tipic 1 C 15,1 171
16 accidentale. 2007 atelaje eutricambosol tipic 2 B 5,5 71
17 accidentale. 006 -2008 atelaje prepodzol 6A 9,1 120
18 accidentale. 006 -2008 atelaje prepodzol 6 B 2,1 30
19 Progresive 2007 atelaje eutricambosol tipic 7 C 6,1 71
TOTAL 1211
3.2.2. Designul experimental şi colectarea datelor
În designul experimental, s-a pornit de la idea că în anumite zone utilizarea tehnicilor de
lucru la colectarea lemnului produce deranjari ale solului diferenţiat, generând anumite grade de
severitate. Pentru a se putea face diferența între anumite grade de severitate s-au utilizat un
sistem de clasificare adaptat după (McMahon 1995).
Pentru colectarea datelor s-au utilizat un sistem de clasificare adaptat după cel prezentat
mai jos, motiv pentru care s-a întocmit şi un sistem de codificare a gradelor de deranjare a
solurilor (Anexa 1). Pentru a se putea colecta datele într-un mod acoperitor din punct de vedere
statistic şi procedural, s-a recurs la adptarea unei metode de colectare derivate şi modificate din
metoda descrisă de McMahon (1995).
Aceasta a constat din stabilirea numărului de eșantioane necesare pe o grilă amplasată în
teren, prestabilită pe o hartă, în funcţie de suprafața de inventariat, urmate de amplasarea efectivă
a locațiilor în teren şi culegerea datelor în locațiile respective. Premergător activităţii de colectare
a datelor, s-au stabilit dimensiunile grilei în funcție de suprafața fiecărei unități amenajistice,
pornindu-se de la urmatoarea regulă:
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
22
• la suprafețele mai mici sau egale cu 5 ha distanțele între două puncte de inventariat successive, echivalentele unei laturi a caroului, s-au luat de 10 m (Figura 10);
• la suprafețele cu suprafața mai mare de 5 ha distanțele între două puncte de inventariat successive, echivalentele unei laturi a caroului, s-au luat de 25 m (Figura 11).
Figura 3. Modul de amplasare a grilei în cazul unor suprafeţe mai mici de 5 hectare
Figura 4. Modul de amplasare a grilei în cazul unor suprafeţe mai mari de 5 hectare
Datele de teren s-au preluat, pentru fiecare unitate amenajistică ce s-a luat în studiu, pe
fişe tipizate în care s-au înscris datele de interes, cum ar fi: numărul de ordine al observaţiei
realizate, codul atribuit pentru observaţia în cauză, ca şi alte elemente de interes şi observaţii
(1. Fără urme de impact ; 2. Litiera la locul ei, peturbaţie minoră; 3. Litieră îndepărtată, sol organic expus; 4. Litiera şi solul organic amestecate; 5. >5 cm de sol organic amestecat cu litieră; 6. Solul organic îndepărtat complet; 7. Element de eroziune; 8. Solul organic framântat; 9. Făgaş, 5-15 cm adâncime; 10. Făgaş,16-30 cm adâncime; 11. Făgaş >30 cm adâncime; 12. Sol neconsolidat sau roca de bază; 13. Resturi exploatare; 14. Rocă sau cioată; 15. Sol compactat).
În scopul preluării datelor din teren, s-a construit un carou din carton colorat având latura
de 10 cm şi o suprafaţă interioară de observat (vizibilă) de 0,01 m2. Acest carou a fost utilizat la
evaluările ce s-au realizat în teren, prin amplasare în fiecare punct de control, după cum poziţia
acestuia a rezultat din grilă. Centrul de greutate al caroului a fost marcat de fiecare dată în teren
prin baterea unui ţăruş (Figura 13 din teză) de dimensiuni reduse care a servit drept reper pentru
amplasarea observaţiilor ulterioare. În mod efectiv, amplasarea punctelor de control în teren a
constat din pornirea de la o limită de subparcelă, parcurgerea distanței calculate în raport cu
suprafața unității amenajistice (corectată cu înclinarea terenului), amplasarea țărușului în cauza
urmată de amplasarea caroului peste țaruș (Figura 13 din teză).
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
23
Ulterior, s-a trecut la evaluarea vizuală a gradului de deranjare în limitele generate de
caroul amplasat, înscrierea codului necesar în fişa de colectare a datelor, precizarea de observaţii
acolo unde a fost cazul, urmate de realizarea unei fotografii pe direcţie perpendiculară pe carou,
preluată vertical, deasupra ţăruşului, de la o înălţime de 1,30 m. Astfel de fotografii s-au realizat
pentru fiecare punct eşantionat şi, în anumite cazuri, au servit la o delimtiare mai precisă a
gradului de deranjare al solului în punctul eşantionat pe baza analizării lor în etapa de birou. În
aceste ultime cazuri, codul s-a atribuit acelei categorii de deranjare a solului care a avut proporţia
majoritară în carou.
În acest mod s-au colectat un numar total de 1211 puncte pentru unitațile amenajistice ce
s-au luat în studiu. O situaţie privind numărul de eșantioane colectate la nivelul fiecărei unitați
amenajistice ca și la nivel de total se prezintă în Tabelul 5.
Tabelul 3. Situaţia privind distribuţia numărului de puncte de eşantionare pe unităţi
amenajistice şi la nivel de total.
Unitatea
amenajistică
Suprafaţa
[hectare]
Latura grilei [m] Număr de puncte
eşantionate
Număr de
puncte la hectar
1C 15,1 25 171 11
2B 5,5 25 71 13
6A 9,1 25 120 13
6B 2,1 10 30 14
7C 6,1 25 71 11
24A 4 10 56 14
24D 4,1 10 55 13
31D 5,3 25 74 14
84A 3,7 10 50 13
85A 3,5 10 52 15
91B 3 10 47 15
91C 0,5 10 14 28
155A 4 10 50 12
156A 12,7 25 165 13
157A 2,3 10 29 12
157B 2,3 10 30 13
158B 2,1 10 49 23
160B 1,6 10 24 15
162 E 3,7 10 53 14
TOTAL 87 1211
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
24
3.2.3. Prelucrarea datelor
Datele colectate în acest fel s-au centralizat intr-o bază de date intocmită in Microsoft
Excel, care a reprezentat baza primară de date ce s-a utilizat ulterior la analiza statistică a datelor.
Prelucrarea datelor a mai constat în revizualizarea anumitor fotografii realizate pentru diverse
puncte de eşantionare la care în faza de teren, nu s-a putut decide exact încadrarea intr-una dintre
categoriile de impact. În aceste cazuri, în faza de birou s-a recurs la analiza fotografiei în cauză și
determinarea proportiei majoritare din suprafața caroului ocupată de o anumită categorie de
deranjare a solului, care s-a luat in considerare ca fiind categoria predominantă, indicând starea
eșantionului în cauză. Tot în această bază de date s-au executat sortările si prelucrările necesare
in vederea analizei statistice ale datelor.
3.2.4. Analiza statistică a datelor
Pentru studiile ce vizează gradul de deranjare a solurilor, în general se utilizează tehnici
statistice simple care conduc la stabilirea unor frecvențe, proporții de participare sau suprafețe
caracterizate de un anumit grad de deranjare, tehnici statistice ce sunt corelate cu modul de
colectare al datelor, dar si cu imposibilitatea eșantionării integrale a populației, ultima fiind
infinită. În acest context datele culese din teren au fost analizate sub forma unor frecvențe si
proporții de participare a anumitor grade de deranjare ale solului in colectivitatea totală a
eșantioanelor colectate. Pentru aceasta s-a utilizat programul Microsoft Excel pentru toate
etapele statistice luate în considerare. Într-o primă etapă, s-au analizat fenomenele la nivelul
fiecărei unități amenajistice analizate după care s-au întocmit situații centralizatoare în funcție de
caracteristicile necesare luate in studiu. Pentru ușurința interpretării rezultatelor, unele dintre
categoriile de severitate descrise in subcapitolul 3.2.2 au fost grupate in categorii mai generale
indicând variația impactului, de la lipsa acestuia până la cele cu impact foarte mare.
3.3. Evaluarea compactării şi umidităţii solului pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor 3.3.1. Localizarea studiilor
Pentru a se evalua anumite modificări ce pot să aibă loc în solurile forestiere în timpul
sau imediat după operaţiile de adunat cu troliul montat pe tractor, s-a recurs la alegerea a două
unităţi amenajistice care s-au parcurs cu operaţii de exploatare a lemnului şi în care s-au utilizat
tractoare de tip skidder la colectarea lemnului. De asemenea, pentru a se pune în evidenţă
diferenţele pe care le pot avea diferite tipuri de sol asupra modificărilor generate în timpul
operaţiilor de colectare (adunat cu troliul montat pe tractor), unităţile amenajistice în cauză s-au
ales astfel încât să fie acoperitoare pentru două dintre tipurile de sol care au avut răspândirea cea
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
25
mai mare în zona studiată: eutricambosol şi districambosol. Localizarea geografică a celor două
unităţi amenajistice se prezintă în Figura 14.
Figura 5. Localizarea unităţilor amenajistice luate în studiu
Datele descriptive cu caracter general privind cele două unităţi amenajistice ce au făcut
obiectul studiului se prezintă în Tabelul 6
Tabelul 4. Descrierea unităţilor amenajistice în care s-au efectuat studiile
Variabila descriptivă şi unitatea
de măsură
Unitatea amenajistică
86 113
Suprafaţa (hectare) 21,00 8,60
Înclinarea medie (grade) 38 28
Expoziţia SE E
Altitudinea (m) 910 – 1300 660
Compoziţi 6FA2MO2BR 10 PI
Vârstă 140 110
Volum iniţial (m3×ha-1) 341/ha ; 445/ha
Sistem tehnic utilizat Recoltare cu ferăstrău mecanic, colectare cu tractor skidder
Metoda de exploatare aplicată runchiuri şi catarge Trunchiuri şi catarge
Tipul de sol Disticambosol umbric Eutricambosol molic
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
26
Tractoarele forestiere utilizate în cele două unităţi amenajistice au fost echipate cu trolii
bitambure şi sistem de rulare pe pneuri.
3.3.2. Designul experimental şi colectarea datelor Compactarea solurilor reprezintă unul dintre fenomenele cheie care afectează porozitatea,
densitatea specifică si permeabilitatea solurilor, proprietăți fizice care la anumite valori reduc
infiltrația apei, provoacă scurgeri de suprafață si eroziune. Mai mult, vegetaţia forestieră, sau mai
bine zis rădăcinile plantelor forestiere își opresc dezvoltarea la valori limită ce caracterizează
gradul de compactare al solului.
Gradul de compactare al solului se poate evalua prin diverse metode incluzând aici
măsurarea rezistenței la penetrare (RP) ca măsură indirectă a stării solurilor ce se foloseşte
pentru a se putea aprecia gradul de compactare al acestora. Rezistenţa la penetrare trebuie
măsurată in zonele de interes, iar rezultatele măsurătorilor se compară cu măsurători efectuate in
zone nederanjate (zone martor) ce au fost luate concomitent cu cele din zona afectată.
Umiditatea solurilor reprezintă un factor important în astfel de studii, cel puţin din două
puncte de vedere. În primul rând, pentru a se putea realiza eşantionări de calitate, rezistenţa la
penetrare trebuie să fie măsurată la umidităţi ale solului cât mai apropiate de capacitatea de apă
în câmp. Pe de altă parte, solurile deranjate prezintă modificări ale umidități, caz în care
cunoaşterea sensului acestora (mai mari sau mai mici decât cele din zone martor) ca şi a
magnitudinii lor devine importantă.
Designul experimental s-a conturat în jurul posibilităţilor de comparare a rezistenţei la
penetrare a solului (RP) şi a umidități acestuia (U) între zone afectate şi zone alese drept martor.
Deplasarea pieselor de lemn în cadrul operaţiei de adunat cu troliul montat pe tractor se
realizează pe trasee independente, iar această deplasare provoacă dislocarea solului la locul de
contact al părţii din faţă a pieselor deplasate (Figura 15).
În vederea eşantionării, în cele două unităţi amenajistice s-au amplasat transecte constând
din trei puncte de eşantionare fiecare, dintre care două au fost localizate în zone martor
amplasate la câte un metru distanţă de o parte şi de alta a urmei lăsate de piesele de lemn aflate
în mişcare, iar cel de-al treilea punct a fost amplasat direct pe urma lăsată de piesa deplasată.
Distanţa dintre două transecte succesive a fost de 10 m (Figura 16).
În aceste puncte s-au colectat rezistenţele la penetrare prin utilizarea unui instrument de
tip Penetrologger (Figura 17) care a fost echipat cu o tijă ce permite efectuarea de penetrări la
adâncimi de până la 80 de cm, tijă ce a fost prevazută cu un con standard având unghiul apical de
60 de grade şi o suprafață activă de un 1 cm2. Măsurătorile efectuate în punctele menționate, au
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
27
presupus execuția de penetrări la o viteză constantă de doi metri pe secundă în intervalul 0 - 30
cm. Acest tip de instrument permite preluarea automată a datelor la intervale de un cm, respectiv
înregistrarea acestora în memoria internă alături de caracteristicile descriptive ale fiecărui punct
sau transect, inclusiv coordonatele geografice ce sunt preluate automat la terminarea fiecărei
penetrări, de către cun receptor GPS încorporat. De asemenea, instrumentul permite transferul
datelor într-un program specializat pentru vizualizarea, analiza şi exportul datelor respective.
Adâncimea de penetrare este măsurată, în timpul efectuării penetrării, de către un senzor ce
utilizează drept reper o placă din duraluminu care reflectă un semnal emis şi care se calibrează la
sol în poziţie orizontală prin utilizarea unei bule torice (Figura 17).
Figura 6. Mecanica procesului de deranjare a solului forestier la adunatul cu troliul montat pe
tractor
Figura 7. Designul experimental şi colectarea datelor de teren. Exemplu din u.a. 113.
Umiditatea solului s-a preluat concomitent lângă punctele în care s-au executat
penetrările, la distanţe de 10 cm de acestea, prin utilizarea unui umidometru de tip PCE - SMM1
(Figura 18) echipat cu o tijă cu lungimea de 20 cm la al cărei capăt se află un senzor ce are
capabilitatea de a măsura şi transmite către un afişaj electronic conţinutul în umiditate al solului
(%). De fiecare dată, tija s-a înfipt la o adâncime de 15 cm. Acest aparat are urmatoarele
caracteristici: (Gama:0-50%, Rezolutie: 0,1%, Precizia:±5%, Ambient: 0 - 50 ° C, < 80% RH)
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
28
Figura 8. Penetrometrul utilizat la eşantionarea rezistenţelor la penetrare
Figura 9. Umidometrul utilizat la eşantionarea conţinutului în umiditate a solului
Procedurile descrise anterior s-au aplicat pentru un număr de 27 de transecte (54 de
puncte de control, 27 de puncte afectate şi un număr total de 81 de puncte) în unitatea
amenajistică 86 şi pentru un număr de 52 de transecte (104 de puncte de control, 52 de puncte
afectate şi un număr total de 156 de puncte) în unitatea amenajistică 113.
3.3.3. Prelucrarea datelor Datele colectate după procedurile explicate anterior au fost prelucrate distinct pentru cele
doua seturi de date: rezistența la penetrare (RP) şi umiditatea solului (U). Datele colectate cu
penetrometrul, au fost descărcate în programul software Penetoviewer de unde s-au exportat sub
forma unor documente office şi s-au preluat şi introdus manual pentru fiecare trasect şi punct în
parte, într-o bază de date realizată în Microsoft Excel.
În baza de date în cauză, rezistenţele la penetrare în zonele martor (RPM1, RPM2) şi în
zona afectată (RPA) au fost aranajate în secţiuni distincte, structurat în raport cu adâncimea de
înregistrare a datelor realizată cu un pas de 1cm şi cu numărul transectului din care au provenit.
Ulterior, păstrându-se acelaşi mod de structurare a datelor s-au calculat media pentru citirile din
zonele martor (RPM). Aceleaşi proceduri s-au aplicat şi în cazul determinări umidități solului în
zonele martor (UM1, UM2 şi UM) şi în zona afectată (UA), cu diferenţa că, în acest ultim caz,
citirile s-au realizat doar pentru o adâncime fixă de 15 cm, fapt ce a fost luat în considerare la
structurarea bazei de date.
3.3.4. Analiza statistică a datelor Analiza statistică a datelor a presupus mai multe etape. În primul rând s-a realizat o
filtrare a datelor pentru a se identifica în şirurile analizate acele situaţii în care, din diverse
motive, instrumentul nu a preluat date pentru anumite adâncimi. Aceste şiruri de date
corespunzătoare unor citiri specifice unor transecte au fost eliminate din analiză, fiind
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
29
considerate valori aberante datorate procedurilor de colectare a datelor. Apoi, s-a realizat testarea
normalităţii datelor pentru variabilele de interes prin aplicarea unui test Shapiro-Wilk
(α=0,05; p>0,05), după care s-a trecut la calcularea statisticilor descriptive ce au constat din
estimarea indicatorilor tendinţei centrale şi ai variabilităţii (dispersiei): media şi abaterea
standard, însoţiţi de valorile minime şi maxime în cazul fiecărei variabile. În descrierea datelor s-
au utilizat şi distribuţii de frecvenţă, respectiv alte grafice ce au fost considerate necesare în
vederea prezentării datelor. Compararea valorilor variabilelor studiate între zonele afectate şi
cele neafectate s-a realizat în două moduri. În cazul rezistenţei la penetrare, mediile eşantioanelor
din zonele martor au fost comparate grafic cu citirile din zonele afectate, pentru cele două unităţi
amenajistice în funcţie de adâncimea de penetrare. Ulterior, s-au realizat comparaţii pe categorii
de adâncime (0-5, 5-10 şi 10-20 cm) între RPM şi RPA, prin gruparea adecvată a datelor şi prin
implementarea unui test neparametric Mann-Whitney, datorită faptului că datele pentru aceste
variabile nu s-au distribuit normal. Comparaţiile între variabilele UMM şi UA s-au realizat prin
implementarea unor teste t bilaterale pentru şiruri de date îmeprecheate, dat fiind faptul că datele
s-au distribuit normal.
3.4. Evaluarea compactării şi umidităţii solului pe traseele de apropiat cu tractorul
3.4.1. Localizarea studiilor
Pentru a se evalua anumite modificări ce pot să aibă loc în solurile forestiere în timpul
sau imediat după operaţiile de apropiat cu troliul montat pe tractor, s-a recurs la alegerea a cinci
unităţi amenajistice care s-au parcurs cu operaţii de exploatare a lemnului şi în care s-au utilizat
tractoare de tip skidder la colectarea lemnului.
Figura 10. Localizarea unităţilor amenajistice luate în studiu. Legenda: roşu – unitate
amenajistică studiată
De asemenea, pentru a se pune în evidenţă diferenţele pe care le pot avea diferite tipuri de
sol asupra modificărilor generate în timpul operaţiilor de colectare (apropiat cu troliul montat pe
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
30
tractor), unităţile amenajistice în cauză s-au ales astfel încât să fie acoperitoare pentru două
dintre tipurile de sol care au avut răspândirea cea mai mare în zona studiată: brun acid litic şi
brun eumezobazic tipic. Localizarea geografică a celor cinci unităţi amenajistice se prezintă în
Figura 19. Datele descriptive cu caracter general privind cele cinci unităţi amenajistice ce au
făcut obiectul studiului se prezintă în Tabelul 7.
Tabelul 5. Descrierea unităţilor amenajistice în care s-au efectuat studiile
Variabila descriptivă şi unitatea de
măsură
Unitatea amenajistică
72 D 75C 84A 74A 80B
Suprafaţa (hectare) 9.8 4.6 29.1 10 16.2
Înclinarea medie (grade)
36º 20º 20º 20º 24º
Expoziţia Nord Vestica Nord Vestica
Nord Vestica
Nord Estica Nord Estica
Altitudinea (m) 1300 1150 950 – 1200 1150 – 1250 920-1100
Caracteristicile arboretului
Vârstă (ani) 105 165 125 100 145
Volum la hectar (m3×ha-1)
334 436 405 516/ha 449/ha
Volum total (m3) 4116 2005 11786 8256 7274
Compoziţia 3FA6MO1BR 10 FAG 10 FAG 2FA7MO1DT 10FAG
Tipul de sol Districambosol litic Eutricambosol
Pentru operaţia de apropiat s-a utilizat, în fiecare caz, un tractor skidder de construcţie
românească care a deplasat masa lemnoasă prin semitârâre.
3.4.2. Designul experimental şi colectarea datelor În cazul de faţă, designul experimental a fost întocmit într-un mod similar celor expuse la
paragraful 3.3.2. Prin urmare, la nivel mai general, s-a urmărit surprinderea diferenţelor existente
între zonele de sol neafectate şi cele afectate de traficul tractoarelor atât în ceea ce priveşte
rezistenţele la penetrare cât şi în ceea ce priveşte umiditatea solurilor.
În general, pe traseele de apropiat cu tractorul există două zone de manifestare a
fenomenului de compactare şi anume: zonele ce reprezintă urmele pneurilor, unde transmiterea
încărcărilor la sol este cea specifică ce cumulează masa tractorului şi a sarcinii şi zonele din
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
31
centrul traseului unde se transmit încărcările sarcinii în mod parţial. Pe urmă, în sol, încărcările
nu se transmit doar pe verticală, înregistrându-se şi componente care se descară la anumite
unghiuri faţă de axa verticală a presiunii exercitate într-un anumit punct.
Prin urmare, în vederea eşantionării, în cele cinci unităţi amenajistice s-au amplasat
transecte constând din cinci puncte de eşanionare fiecare, dintre care două au fost localizate în
zone martor amplasate la câte un metru distanţă de o parte şi de alta a urmei lăsate de pneul
utilajului aflat în mişcare (Figura 20), doua puncte au fost amplasate chiar pe urmele lăsate de
pneuri, iar cel de-al cincelea punct a fost amplasat in centrul traseului de apropiat intre urmele
lasate de pneurile tractorului forestier. Distanţa dintre două transecte succesive a fost de 25 m
(Figura 20).
În general, procedurile de culegere a datelor de teren au fost cele specifice prezentate în
cazul investigărilor realizate pentru operaţiile de adunat cu troliul montat pe tractor, cu
deosebirea că, în cazul de faţă, colectarea datelor cu privire la rezistenţa la penetrare s-a realizat
până la o adâncime ce a permis introducerea fără dificultăţi a sondei penetrometrului în sol. În
Figura 21 se prezintă modul de organizare a colectării datelor privind rezistenţa la penetrare şi
masurări umidități pe traseele de apropiat cu tractorul.
Figura 11. Designul exeprimental şi modul de colectare a datelor în cazul traseelor de apropiat
cu tractorul
Figura 12. Designul experimental şi colectarea datelor de teren
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
32
Acest design experimental, ca şi modul specific de colectare al datelor, a pornit de la
ideea că pot să existe diferenţe între rezistenţele la penetrare, respectiv umiditatea solurilor între
cele trei zone de colectare distincte: martor, pe urma pneului şi în centrul traseului de apropiat.
O descriere a volumului de date colectate prin eşantionare se prezintă în Tabelul 8.
Tabelul 6. Statistici descriptive privind designul experimental şi datele culese din teren
Variabila descriptivă privind colectarea datelor Unitatea amenajistică
72D 75C 84A 74A 80B
Număr de transecte amplasate 6 5 5 4 3 Număr de puncte martor eşantionate 12 10 10 8 6 Număr de puncte eşantionate pe urma pneului 12 10 10 8 6 Număr de puncte eşantionate pe centrul traseului 6 5 5 4 3 Număr total de puncte eşantionate în zone afectate 18 15 15 12 9
3.4.3. Prelucrarea datelor
Datele colectate după procedurile explicate anterior la subcapitolul 3.3.2 au fost
prelucrate distinct pentru cele doua seturi de date: rezistența la penetrare (RP) şi umiditatea
solului (U). Datele culese cu penetrometrul s-au descărcat în calculator unde s-au vizualizat cu
ajutorul programului software Penetroviewer după care au fost exportate într-un format
convenabil pentru introducerea într-o bază de date MS Excel.
În baza de date în cauză, rezistenţele la penetrare în zonele martor (RPM1, RPM2), in
zonele afectate de pe calea de rulare afectată (RPU1, RPU2) şi în zona afectată din centrul
traseului de apropiat. (RPA) au fost aranjate în secţiuni distincte, structurat în raport cu
adâncimea de înregistrare a datelor realizată cu un pas de 1cm şi cu numărul transectului din care
au provenit. Ulterior, păstrându-se acelaşi mod de structurare a datelor s-au calculat media pentru
citirile din zonele martor (RPM) cat si media pentru citirile din zonele afectate (RPA). Aceleaşi
proceduri s-au aplicat şi în cazul masurări umidități solului în zonele martor (UM1, UM2 şi UM) şi
în zona afectată (UA), cu diferenţa că, în acest ultim caz, citirile s-au realizat doar pentru o
adâncime fixă de 15 cm, fapt ce a fost luat în considerare la structurarea bazei de date.
3.4.4. Analiza ststistică a datelor Analiza statistică a datelor s-a facut la fel ca subcapitolul 3.3.4. În final, s-au întocmit
situaţii centralizatoare sub forma unor grafice ce indică, la nivel comparativ, diferenţele în
rezistenţa la penetrare şi a umidități pentru întreg dispozitivul statistic luat în considerare.
Acestea au fost realizate la nivel de categorie de adâncime a solului în cazul rezistenţei la
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
33
penetrare, respectiv pentru o singură categorie de adâncime (adâncime unică) în cazul umidități
solului.
Capitolul 4 : Rezultate si discuții
4.1. Starea solurilor forestiere montane în urma aplicării operațiilor de extracție a lemnului
4.1.1. Gradul de deranjare a solurilor forestiere datorită operaţiilor de colectare cu tractoare şi atelaje
În urma activității de prelucare a datelor culese din teren ca şi a prelucrării acestora a
rezultat starea generală a solurilor forestiere ce se prezintă în Tabelul 9. Datele prezentate în
tabelul menţionat reprezintă ponderile din suprafeţele investigate ce s-au alocat pe baza
eşantionajului în anumite categorii de deranjare a solului. Categoriile de deranjare a solului s-au
realizat prin gruparea unor atribute specifice pentru a se simplifica interpretarea datelor. Astfel,
categoriile 1-5 din sistemul utilizat s-au grupat în categoria solurilor nederanjate, categoriile 6-12
s-au grupat în categoria solurilor puţin deranjate (deranjate superficial), categoriile 13-15 s-au
grupat în categoria solurilor puternic dernajate iar solurile compactate s-au încadrat într-o
categorie distinctă.
Tabelul 7. Perturbarea stării solului in urma utilizării echipamentelor forestiere de extracție a lemnului pe suprafața solului
Parametri Statistici
Sol neperturbat
Sol cu perturbări
superficiale
Sol cu perturbări profunde
Resturi de exploatare, resturi de subarboret, alte
elemente
Sol Compactat
Minimum [%] 12.50 11.52 0.00 0.00 0.00 Maximum [%] 87.88 55.83 30.19 20.83 14.55 Amplitudinea
de variaţie [%] 75.38 44.32 30.19 20.83 14.55
Medie [%] 46.74 37.43 6.04 6.02 3.77 Abaterea
Standard[%] ±21.39 ±13.82 ±10.05 ±6.84 ±5.06
Dupa cum se arată, la momentul colectării datelor de teren, aproape jumătate din
suprafața investigată (aproximativ 47%) nu a prezentat semne de afectare (deranjare) a solurilor
forestiere prin activitatea de exploatare (colectare) a lemnului. Totuşi, au existat situaţii în care,
în urma extrapolării, anumite unităţi amenajistice au prezentat doar pe circa 13% din suprafaţă
soluri nederanjate după cum în alte cazuri, a existat cel puţin o unitate amenajistică în care
suprafaţa nederanjată a solului a fost de circa 88%. Amplitudinea de variaţie ca şi abaterea
standard au indicat o variabilitate destul de ridicată a datelor pentru această categorie luată în
considerare. Suprafeţele pe care solurile au prezentat un grad de deranjare superficial (adâncime
mică) au reprezentat, în medie, circa 37,43%. În acest caz, amplitudinea de variaţie ce s-a
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
34
înregistrat a fost mai mică, aspect ce a fost valabil şi în cazul abaterii standard dar, luate
împreună, acestea au indicat şi în acest caz o variabilitate crescută a datelor.
Suprafeţele pe care solurile au prezentat un grad de deranjare ridicat (profund) au
reprezentat, în medie, circa 6,04% din suprafaţa eşantionată. Au existat situaţii în care această
categorie de deranjare a solului nu a fost înregistrată în teren, după cum au existat şi situaţii în
care această categorie de deranjare a solurilor a reprezentat circa 30% din suprafaţa unei unităţi
amenajistice luate în considerare. Absenţa acestei categorii poate fi rezultatul unei recuperări
parţiale sau a mascării efectelor deranjării solurilor prin acoperirea cu litieră a acestuia. Oricum,
la nivel general, media a indicat, mai degrabă, o suprafaţă redusă încadrabilă în această
categorie, iar abaterea standard a indicat o variabilitate crescută a categoriei.
Resturile de exploatare, resturile de subarboret şi alte elemente vizibile la suprafaţa
solului în momentul eşantionării au avut o proporţie medie de cica 6,02 %, existând şi în acest
caz situaţii în care acest fenomen nu s-a manifestat deloc în punctele eşantionate în anumite
unităţi amenajistice, până la manifestarea pe circa 21%. Variabilitatea datelor a fost, pe de altă
parte, mare.
Fenomenul de compactare a solurilor s-a manifestat în proporţii de 0 până la aproape
15%, această categorie ocupând, în medie circa 4% din suprafaţa analizată, aspect ce indică un
caracter mai degrabă îngrijit al lucrărilor ce s-au executat, ca şi posibila limitare a deplasării
lemnului în operaţii de apropiat la trasee bine delimitate, impuse. Pe de altă parte, limitarea la
aceste trasee poate să aibă alte efecte nedorite, legate de creşterea prin mijloace artificiale, a
gradului de compactare la anumite valori care nu mai permit revenirea la starea normală a
solurilor. Rezultate privind aceste efecte se prezintă în subcapitolele următoare.
Trebuie menţionat aici faptul că rezultatele prezentate se referă la unităţi amenajistice
care au fost supuse operaţiilor la diferite momente în timp. Prin urmare, este posibil ca în unele
cazuri anumite efecte să fi fost mascate. De exemplu, prin acumularea de litieră, s-ar fi putut
acoperi anumite trasee de adâncimi mici pe care s-au deplasat piese de lemn sau utilaje.
4.1.2. Evoluția perturbării solului în timp
Cele mai multe dintre studiile efectuate până în prezent au încercat să evalueze modul în
care echipamentele forestiere de exploatare a masei lemnoase, ce utilizează drept suport de rulare
solul, pot avea un impact asupra acestuia în ceea ce privește perturbarea lui, prin evaluarea
perturbării solului ce are loc imediat după operațiunile de extracție. Cu toate acestea, în timp
natura încearcă și poate reuși să repare sau să acopere impactul provocat la un moment dat de
extracţia masei lemnoase. În Figura 13 se redă o imagine de ansamblu cu privire la starea
solului în ceea ce privește perturbarea lui luând-se în considerare următoarele aspecte: clasa de
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
35
perturbare, anul în care s-au efectuat operaţiile de exploatare a lemnului și tipul intervenţiei
silvotehnice care s-a aplicat. Magnitudinile reprezentate pe axa y, reprezintă proporţiile din
suprafaţă pe care s-au înregistrat anumite categorii de deranjare a solurilor (axa x) şi tipul de
intervenţie silvotehnică ce s-a aplicat (de asemnea axa x).
Datele prezentate în figura menţionată se referă numai la acele unități amenajistice în care
au fost utilizate tractoarele de tip skidder în operaţii de colectare a masei lemnoase. După cum se
arată in figură, nu s-au putut identifica factori rezonabili care să explice (distingă între) gradul
de deranjare a solurilor forestiere. Pe de altă parte, se pare că distribuţia solurilor pe clase de
deranjare este mult mai relaţionată cu anul aplicării operaţiilor de exploatare a lemnului, prin
urmare cu perioada de timp sucrsă între data realizării eşantionărilor şi momentul în care s-au
aplicat operaţiile de exploatare. De exemplu, proporţia de participare a solurilor fără deranjare a
prezentat o tendință descrescătoare, de la o valoare de mai mult de 60% în 2007 până la o valoare
de circa 20% în 2014 Figura 14. În acelaşi timp, solurile deranjate superficial ca şi cele
deranjate în profunzime au prezentat creşteri raportate la perioada de timp scursă, un aspect ce a
fost general valabil şi în cauzl solurilor ce au prezentat fenomene de compactare.
În Figura 25 se prezintă tendința generală privin evoluţia claselor de deranjare a solului
pe parcursul timpului, prin reprezentarea valorilor medii ce s-au calculat la nivelul fiecărui an.
Este posibil ca recuperarea pe cale naturală să reprezine unul dintre motivele care explică
evoluţia clasei de soluri nederanjate, deoarece suprafeţele încadrate în această categorie au
crescut gradual pe măsura creşterii diferenţei temporale între momentul colectării datelor şi
momentul efectuării operaţiilor de exploatare a lemnului.
Figura 15. Modificări ale solului în timp.( Tăieturi accidentale, Igienă , Progresive) pe grupe de sol ( neperturbat, deranjat superficial, profund perturbat și perturbat puternic)
Rezultatele prezentate în Figura 25 indică faptul că variaţia suprafeţelor încadrate în
anumite categorii de deranjare a solurilor este dependentă de anul în care s-au aplicat operaţiile
de exploatare a lemnului. În timp ce clasa solurilor nederanjate a tins să descrească în perioada
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
36
2007-2014, suprafaţa încadrată în categoria solurilor compactate a tins să crească pentru o
aceeaşi perioadă, pe măsura apropierii de momentul eşantionării.
Preciziile diferitelor proceduri de eşantionare pot fi discutabile, după cum acest aspect a
fost tratat de diverşi autori (McMahon 1995, Najafi şi Solgi 2010). Totuşi, rezultatele prezentate
în acest subcapitol sugerează faptul că este posibil ca solurile forestiere afectate să se recupereze
într-o anumită durată de timp fără intervenţii artificiale adiţionale sau, unele dintre efecte pot fi
mascate de alte fenomene cum ar fi acumularea de litieră sau dezvoltarea vegetaţiei din
subarboret. Mai mult, unele dintre unităţile amenjistice ce s-au luat în studiu au prezentat, la
momentul colectării datelor din tere, regenerare completă a vegetaţiei, incluzând aici vegetaţia
lemnoasă. În eşantionul ce s-a luat în considerare, doar o singură unitate amenajistică ce a fost
parcursă cu lucrări în 2009 a fost luată în studiu, un aspect care poate explica distribuţiile
categoriilor solurilor puţin şi profund deranjate. Este posibil şi ca, prin colectarea unui set mult
mai mare de date să se ajungă la rezultate oarecum diferite sub raportul magnitudinii dar, în
acelaşi timp, trendurile de evoluţie ar trebui să fie cam aceleaşi.
Figura 16. Tendințele de evoluţie a claselor de deranjare a solului raportat la momentul
efectuării operaţiilor de exploatare a lemnului
4.1.3. Evaluarea gradului de deranjare a solului în 2014 În două unități amenajistice (24 A respectiv 24 D) a fost evaluată perturbarea solului în
urma exploatări lemnului în anul de referință 2014. În aceste unităţi amenajistice s-au utilizat
tractoare de tip skidder pentru colectarea lemnului, care au efectuat operaţiile de colectare în
primăvara şi vara anului 2014.
În unităţile amenajistice în cauză s-au aplicat tăieri accidentale şi tăieri de igienă. Prin
excluderea din studiu a categoriei de sol în care s-au înregistrat resturi de exploatare, rocă la
suprafaţă ca şi cioatele unor arbori extraşi, rezultatele indică faptul că solurile nederanjate au
avut proporţii de 20,75 % în unitatea amenajistică 24 A și de 20,37% în unitatea amenajistică 24
D. Solurile puțin deranjate au reprezentat aproape 53% în unitatea amenajistică 24 A și 35% în
cazul unități amenajistice 24 D, în timp ce solurile puternic afectate au fost de aproximativ 15 %
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
37
respectiv 30% în aceleaşi unităţi amenajistice. Solurile compactate au fost identificate pe 11 %,
respectiv 15% din suprafața totală. McMahon (1995) a constatat în studiul său că solurile
nederanjate şi cele puţin deranjate pot fi prezente pe 68,7-77,3%, solurile puternic deranjate se
pot manifesta pe 4,0-5,7%, iar solurile compactate poate să reprezinte între 34,7 si 42,7%.
Rezultatele obţinute în studiul condus în cele două unități amenajistice, unde s-au efectuat
operații de exploatare a lemnului în 2014 sugerează faptul că cifrele medii pentru aceleași
categorii de deranjare a solului au fost de 64,57 %, 22,36% și 13,07%, subliniind faptul că
rezultatele privind solurile nederanjate si cele superficial deranjate au fost destul de similare cu
cele raportate de McMahon (1995), precum și diferențele legate de soluri puternic deranjate și
cele compactate care în studiul lui McMahon (1995) au fost diferite. Pe de altă parte, Najafi și
Solgi (2010) au arătat că solurile nederanjate si cele puțin deranjate pot fi identificate într-un
procent de 88-90%, soluri puternic deranjate pot fi identificate într-un procent de 0.6-1.3% iar
soluri compactate pot reprezenta un procent de 11-14%, rezultatele obtinute la ultima categorie
fiind oarecum similare cu cele indicate de acest studiu.
4.2. Modificări în starea solurilor forestiere pe traseele de adunat cu troliul montat pe
tractor
Statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare și a umidități solului, după cum
acestea au fost calculate pentru zonele afectate de piesele de lemn aflate în mişcare, ca și pentru
zonele de control în cazul unităţilor amenajistice 86 respectiv 113, sunt incluse în Tabelul 10.
După cum se observă în tabelul menţionat, valorile medii ale rezistenţei la penetrare a solului în
zonele afectate (RPA), prin luarea în considerare a categoriilor de adâncime studiate, au fost
diferite de cele specifice zonelor neafectate (RPCM), determinate ca medii pentru aceleaşi
categorii, cu o singură excepţie care a fost specifică categoriei de adâncime 0-5 cm, în unitatea
amenajistică nr. 113.
Ca un fapt general, în unitatea amenajistică nr. 86, valorile rezistenţelor la penetrare pe
categorii au fost mai mici în zonele afectate cu 8,5 %, 12 % și 16% pentru categoriile de
adâncime a solului de 0 - 5, 5 - 10 cm și 10 - 20 cm în comparație cu cele medii înregistrate
pentru aceleaşi categorii de adâncime în cazul zonelor martor.
Cu excepția adâncimii solului de 0 - 5 cm, unde cele două rezistenţe la penetrare (zona
martor şi zona afectată) au generat valori medii egale, tendința descrescătoare a rezistenţei la
penetrare în zonele afectate faţă de zonele martor a fost, de asemenea, observată şi în cazul
unităţii amenajistice nr. 113, unde valorile medii ale rezistenţei la penetrare în punctele de
control (media acestora) au fost mai mari cu 5,4 % respectiv 8,4% decât cele ale rezistenţei la
penetrare a solului în zona afectată pentru adâncimi ale solului de 5 - 10 cm și 10 - 20 cm.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
38
Tabelul 8. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare şi a umidității solurilor pe
traseele de adunat şi în zonele martor
Unitatea amenajistică
Descriptive statistics Variabila Clasa de
adâncime (cm)
Nr. de observaţii
(N)
Media (Mpa)
Abaterea standard
(Mpa) 86 RPA 0-5 133 0.54 ±0.37
5-10 133 0.81 ±0.41 10-20 263 1.05 ±0.69
RPCM 0-5 133 0.59 ±0.29
5-10 133 0.92 ±0.41 10-20 263 1.25 ±0.57
UA 15 27 5.55 ±3.59
UCM 15 27 6.02 ±2.87
113 RPA 0-5 255 1.22 ±0.83
5-10 255 1.93 ±0.83 10-20 514 2.18 ±0.92
RPCM 0-5 255 1.22 ±0.60
5-10 255 2.04 ±0.64 10-20 514 2.38 ±0.66
UA 15 52 7.39 ±3.38
UCM 15 52 7.29 ±2.10
În cazul unităţii amenajistice nr. 86, umiditate solului în zona afectată de deplasarea
pieselor de lemn, exprimat prin valoarea medie (UA) a fost apropiat de cel calculat ca medie
pentru zonele neafectate (martor) - UCM, iar în cazul unităţii amenajistice nr. 113, diferenţele
între cele două valori medii au fost chiar mai mici, cu precizarea că în zonele afectate s-a
constatat o umiditate mai mare decât cea din zonele neafectate. O altă constatare este cea legată
de stările de compactare iniţiale diferite între cele două soluri luate în considerare. Astfel,
indiferent de categoria de adâncime pentru care s-au efectuat măsurătorile, după cum se observă
în Tabelul 10, rezistenţa la penetrare a solului a fost de circa două ori mai mare în cazul
eutricambosolului din unitatea amenajistică 113, tendința ce s-a păstrat şi în cazul rezistenţei la
penetrare în zonele afectate prin operaţia de adunat cu troliul montat pe tractor. Dispersia datelor
în jurul valorilor medii, exprimată prin abaterea standard, a fost mai mare în cazul
districambosolului din unitatea amenjaistică 86, valoarea acestui indicator crescând cu
adâncimea atât în cazul eşantioanelor colectate din zonele afectate cât şi a celor colectate din
zone neafectate. În schimb, în cazul eutricambosolului din unitatea amenajistică nr. 113, valorile
acestui indicator nu au mai variat semnificativ în raport cu adâncimea, indiferent de zona
investigată.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
39
Figura 17. Rezistenţa la penetrare a solului în zona afectată (roşu) şi în zona de control (verde)
în cazul unităţii amenajistice nr. 86. Cu linie punctată sunt reprezentate abaterile standard în
culoarea specifică curbei la care se referă
În Figura 26 se prezintă variaţia RPA şi RPCM în funcţie de adâncimea solului, inclusiv
variaţia abaterilor standard specifice valorilor medii ale celor două curbe pentru districambosolul
din unitatea amenajistică 86. După cum se observă, în general, dispersia valorilor rezistenţei la
penetrare în jurul mediei a fost mai mică în porţiunile neafectate de sol, comparativ cu cele
afectate şi indiferent de zona în care s-au preluat eşantioanele, dispersia valorilor a crescut cu
adâncimea. De asemenea, în primii 5 cm de sol nu s-au înregistrat diferenţe foarte mari între RPA
şi RPCM iar în domeniul de adâncime 5-20 cm, rezistenţa la penetrare a înregistrat valori mult
mai mici în zonele afectate decât în cele martor, urmând ca peste valoarea de 20 cm RPA să
crească şi chiar să depăşească RPCM în domeniul de adâncime imediat următor.
În Figura 27, se prezintă variaţia RPA şi RPCM în funcţie de adâncimea solului,
inclusiv variaţia abaterilor standard specifice valorilor medii ale celor două curbe pentru
eutricambosolul din unitatea amenajistică 113. După cum se observă, în general, dispersia
valorilor rezistenţei la penetrare în jurul mediei a fost mai mică în porţiunile neafectate de sol
comparativ cu cele afectate şi indiferent de zona în care s-au preluat eşantioanele, dispersia
valorilor a manifestat un trend relativ constant cu adâncimea. De asemenea, în primii 5 cm de sol
nu s-au înregistrat diferenţe foarte mari între RPA şi RPCM, acestea fiind relativ egale iar în
domeniul de adâncime 5-20 cm, rezistenţa la penetrare a înregistrat valori mult mai mici în
zonele afectate decât în cele martor, urmând ca peste valoarea de 20 cm RPA să crească, să
egaleze şi chiar să depăşească RPCM în domeniul de adâncime imediat următor.
În Figura 28 se prezintă variația rezistenţei la penetrare a solului în zonele afectate
versus variaţia rezistenţelor la penetrare în punctele de control (media acestora) în raport cu
adâncimea solului în cele două unități amenajistice luate în studiu. După cum se prezintă, în
intervalul de adâncime de 0 - 5 cm, diferențele nesemnificative între rezistenţa la penetrare a
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
40
solului în zonele afectate și rezistenţa la penetrare în punctele de control (media acestora) au fost
cele specifice solului prezentând o stare de compactare inițială mai mare (în unitatea
amenajistică 113, eutricambosol) . Pe de altă parte, în unitatea amenajistică nr. 86 rezistenţa la
penetrare a solului în zonele afectate a fost semnificativ mai mică comparativ cu rezistenţa la
penetrare în punctele de control (media acestora) din primi 5 cm. Pentru adâncimi ale solului
între 5 şi 10 cm, ambele soluri au arătat o descreștere proporțională a rezistenţei la penetrare a
solului în zona afectată în raport cu rezistenţa la penetrare în punctele de control (media
acestora), descreştere care s-a manifestat pe adâncimea solului, în timp ce pe adâncimi între 10 şi
20 cm valurile curbelor reprezentând rezistenţa la penetrare a solului în zonele afectate au
înregistrat un comportament similar.
Figura 18. Rezistenţa la penetrare a solului în zona afectată (roşu) şi în zona de control (verde) în cazul unităţii amenajistice nr. 113. Cu linie punctată sunt reprezentate abaterile standard în culoarea specifică curbei la care se referă
Figura 19. Comparaţie între rezistenţele solului la penetrare în zonele afectate şi cele martor pentru cele două tipuri de sol. Legendă: A – zonă afectată, CM – media punctelor de control (martor), 86 – unitatea amenjistică nr. 86 cu districambosol, 113 – unitatea amenajistică 113 cu eutricambosol.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
41
Este posibil ca aceste tendințe raportate la adâncimea solului să fie explicate de
mecanica procesului de deplasare a pieselor de lemn în timpul adunatului cu troliul montat pe
tractor. Astfel, având în vedere faptul că nu s-au utilizat dispozitive de protecție a solului la
capătul de care era ataşat cablul în timpul adunatului cu troliu montat pe tractor, a fost deranjat
stratul de suprafața al solului (pâna la adancimea de 20 cm). Cu toate acestea, când piesa de lemn
s-a deplasat pe traseul de adunat, ea a deranjat solul din partea din față a traseului,compactând în
acelaşi timp, solul prin mişcarea masei proprii, fenomen care cel mai probabil, s-a manifestat la
adâncimi de 22-30 cm (Figura 28). Astfel, de la o adâncime de aproximativ 20 cm,
comportamentul rezistenţei la penetrare a solului în zona afectată s-a inversat,iar după adâncimea
de 22 cm, valorile sale le-au depășit pe cele ale rezistenţei la penetrare în punctele de control
(media acestora), indicând o compactare sporită a solului în următorii 5 până la 8 cm, care a fost
mai mare în unitatea amenajistică 86. Pe de altă parte, deranjarea părţii superficiale a solului în
timpul operațiilor de adunat cu troliu montat pe tractor,a afectat umiditatea solului dar diferențele
chiar dacă au fost detectabile statistic, au fost foarte mici comparativ cu cele ale punctelor de
control neperturbate (Tabelul 11).
În medie, în primii 20 cm ai solului rezistenţa la penetrare a solului in zona afectată a
fost mai mică cu 7 respectiv 14% decât rezistenţa la penetrare a solului în punctele de control
(media acestora), în ambele unităţi amenajistice. Aceasta indică faptul că, în condițiile studiate,
piesele de lemn adunate cu troliul montat pe tractor au redus dramatic gradul de compactare al
solului şi în acelaşi timp, nu au afectat dramatic conținutul în umiditate al solului. De asemenea,
făgaşele generate de piesele de lemn au avut adâncimi de până la 10 cm şi lăţimi frecvent mai
mari de 15 cm. Cu excepția categoriei de adâncime a solului de 0 - 5 cm, aceasta fiind specifică
unității amenajistice nr. 113, din punct de vedere statistic, diferențele dintre rezistenţa la
penetrare a solului în zona afectată și rezistenta la penetrare în punctele de control (media
acestora) pentru toate intervalele de adâncime luate în considerare în acest studiu au fost
semnificative (α = 0,05, p <0,05) indicând valori mai mari ale rezistenţei la penetrare în punctele
de control (media citirilor martor)
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
42
Tabelul 9. Rezultatele comparaţiilor între zonele afectate şi cele neafectate în cele două unităţi
amenajistice: rezistenţa la penetrare şi umiditatea solului
Unitatea amenajistică
Statisticile testelor de comparare (α = 0.05) Tipul
testului Pereche testată
Adâncimea
(cm)
U Z Aj. t p Diagnoză
86
Mann Whitney
RPA 0-5
6873.5 3.142 - = 0.002
DS
RPCM
RPA 5-10 7485.0 2.167 - = 0.030
DS
RPCM
RPA 10-20 24246.5 4.784 - < 0.001
DS
RPCM
t UA 15 - - 0.529 = 0.230
DS
UCM
113
Mann Whitney
RPA 0-5
62224.5 1.760 - = 0.078
DN
RPCM
RPA 5-10 61378.5 2.273 - = 0.023
DS
RPCM
RPA 10-20 106813.5 5.312 - < 0.001
DS
RPCM
t UA 15 - - 0.181 = 0.429
DS UCM
Note: DS – diferenţe semnificative; DN – diferenţe nesemnificative, (α=0.05, p<0.05).
4.3. Modificări în starea solurilor forestiere pe traseele de apropiat
În Tabelul 12 se prezintă statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului
pe traseele de apropiat, comparativ cu rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor, pentru un
sol încadrat în clasificarea veche drept brun acid litic. Probabil datorită prezenţei rocii mamă
aproape de suprafaţa solului, citirile nu au putut fi realizate decât până la adâncimi relativ mici,
motiv pentru care acestea s-au clasificat în două categorii: 0-10 respectiv 10-20 cm.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
43
Tabelul 10. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor şi în
diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Unitatea amenajistică Tipul de sol
Categoria de
adâncime
Număr de observaţii
Variabila Statistica descriptivă (Mpa)
Valoarea minimă
Valoarea maximă Media Abaterea
standard
72 D Districambosol
litic
0 - 10 cm
132 RPMM 0,04 5,11 1,51 ±1.06 66 RPM1 0,04 5,70 1,33 ±1.07 66 RPM2 0,25 3,26 1,68 ±1.03 54 RPAP1 0,40 4,74 1,97 ±1.37 50 RPAP2 0,02 4,56 2,03 ±1.52
104 RPAPM 0,02 4,74 1,98 ±1.44 56 RPAC 0,41 4,72 2,13 ±0.99
160 RPA 0,02 4,74 1,89 ±1.37
10 - 20 cm
80 RPMM 0,87 5,70 2,64 ±1.36 38 RPM1 1,09 5,70 2,88 ±1.61 42 RPM2 0,87 5,90 2,43 ±1.06 7 RPAP1 0,92 1,47 1,23 ±0.29
10 RPAP2 2,63 5,09 4,39 ±0.89 17 RPAPM 0,92 5,09 3,09 ±1.74 9 RPAC 0,66 3,03 2,13 ±0.99
26 RPA 0,66 5,09 2,76 ±1.57 Dacă în primii 10 cm, valoarea medie a probelor martor a indicat o rezistenţă la penetrare
de 1,51 MPa, în domeniul 10-20 cm aceasta a urcat la 2,64 MPa. De asemenea, tot în primii 10
cm, rezistenţa la penetrare medie măsurată la nivelul urmelor de pneu a fost de ordinul a 1,98
MPa, iar cea măsurată în centrul traseului a fost mult mai mare, cu o valoare medie de 2,13 MPa.
De asemenea, rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat
realizate atât la nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o creştere faţă de
media zonelor martor (RPMM) de circa 0,38 MPa. Pentru adâncimea de 10-20 cm, creşterile au
fost mai mici, dar tot semnificative.
Tabelul 11. Statistici descriptive privind umiditatea solului în zonele martor şi în diferite zone
afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Unitatea amenajistică Tipul de sol
Număr de observaţii Variabila
Statistica descriptivă (%) Valoarea minimă
Valoarea minimă
Media
Abaterea standard
72 D Districambosol
litic
6 UMM 4,85 8,45 5,72 ±1,40 6 UM1 4,30 7,80 5,57 ±1,34 6 UM2 6,10 12,10 8,08 ±2,10 6 UP1 6,10 9,30 7,30 ±1,22 6 UP2 4,30 9,10 5,87 ±1,66 6 UPM 6,10 10,70 7,69 ±1,60 6 UC 5,10 8,40 6,20 ±1,25 6 UAM 4,30 9,30 6,46 ±1,45
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
44
În ceea ce priveşte umiditatea solului, în general, acesta a fost în medie, mai mic în
zonele martor faţă de cele afectate (UMM faţă de UAM), iar în centrul traseului de apropiat, acesta
a fost mai mic decât pe urmele de pneu, putându-se afirma faptul că a existat o corelaţie între
conţinuturile medii în umiditate ale solului şi valorile rezistenţelor la penetrare în cele trei zone
eşantionate: martor, sub pneu şi în centrul traseului de colectare. Astfel, dacă unei rezistenţe
medii la penetrare în zona martor de 2,64 MPa i-a corespuns o umiditate de 5,72%, zonei
afectate i-a corespuns o umiditate de 6,46% în condiţiile unei rezistenţe la penetrare medii în
domeniul 10-20 cm de 2,76 MPa.
Variaţia rezistenţelor la penetrare în zona martor, sub pneu şi în centrul traseului de
apropiat, reprezentată sub forma unor curbe construite pe baza valorilor medii obţinute în
intervalul de adâncime luat în studiu se prezintă în Figura 29. După cum se observă, se prezintă
variaţia RPMM , RPAP şi RPAC în funcţie de adâncimea solului. În general, dispersia valorilor
rezistenţei la penetrare în jurul mediei a fost mai mică în porţiunile neafectate de sol comparativ
cu cele afectate şi indiferent de zona în care s-au preluat eşantioanele, dispersia valorilor a
manifestat un trend relativ constant cu adâncimea. De asemenea, în primii 2 cm de sol nu s-au
înregistrat diferenţe foarte mari între RPMM şi RPAP, acestea fiind relativ egale, iar în domeniul
de adâncime 2-12 cm, rezistenţa la penetrare a înregistrat valori mult mai mari în zonele afectate
decât în cele martor, urmând ca peste valoarea de 12 cm RPAP să varieze, dar totuși să păstreze
valori mai mari decât RPMM în domeniul de adâncime imediat următor.
După cum se observă, dispersia valorilor rezistenţei la penetrare RPAC a fost mai mare
comparativ cu RPMM, în primii 8 cm de sol unde s-au înregistrat diferenţe foarte mari intre cele
două, fapt datorat amestecului diferitelor tipuri de particole (nisip , pietriș si resturi de
exploatare) care se înglobează in structura solului formând o crustă la suprafața acestuia urmând
ca peste valoarea de 8 cm RPAC să înregistreze valori mai mici decât RPMM.
Figura 20. Rezistenţa la penetrare în zona martor (roşu), sub pneu (verde) şi în centrul traseului
de apropiat (verde deschis) pentru unitatea amenajistică 72
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
45
Tabelul 12. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor şi în
diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Unitatea amenajistică
Tipul de sol Categoria de
adâncime
Număr de observaţii
Variabila Statistica descriptivă (Mpa)
Valoarea minimă
Valoarea maximă
Media Abaterea standard
75 C Districambosol tipic
0 - 10 cm 109 RPMM 0,31 3,62 1,08 ±0,67
55 RPM1 0,31 3,62 1,05 ±0,77
54 RPM2 0,40 2,61 1,12 ±0,57
52 RPAP1 0,30 4,94 1,90 ±1,13
53 RPAP2 0,41 3,87 1,47 ±0,94
105 RPAPM 0,30 4,94 1,68 ±1,05
49 RPAC 0,42 5,76 2,65 ±1,76
154 RPA 0,30 5,76 1,99 ±1,39
10 - 20 cm 100 RPMM 0,37 4,47 1,54 ±0,72
50 RPM1 0,37 2,32 1,59 ±0,71
50 RPM2 0,79 4,47 1,49 ±0,74
23 RPAP1 2,33 4,14 3,61 ±0,47
35 RPAP2 0,67 4,67 2,26 ±1,03
58 RPAPM 0,67 4,67 2,79 ±1,08
16 RPAC 1,44 5,68 2,42 ±1,45
74 RPA 0,67 5,68 2,71 ±1,17
20 - 30 cm 80 RPMM 0,77 4,75 2,13 ±1,33
40 RPM1 0,77 4,70 2,07 ±1,31
40 RPM2 0,91 4,75 2,19 ±1,36
RPAP1 ±0,47
15 RPAP2 1,49 5,56 3,80 ±1,74
15 RPAPM 1,49 5,56 3,80 ±1,74
2 RPAC 5,10 5,10 5,10
17 RPA 1,49 5,56 3,95 ±1,69
Variaţia rezistenţei la penetrare pentru punctele înregistrate în centrul traseelor de
apropiat este, întradevăr surprinzătoare. Totuşi, ea poate fi explicată de mecanismele şi efectele
care se manifestă în aceste porţiuni de sol unde datorită deplasării repetate a sarcinilor au loc
modificări majore, care constau din amestecarea particulelor provenind de la diferite adâncimi
ale solului. De asemenea, aici se modifică configuraţia de suprafaţă a solului, aspect ce conduce
la un regim al umidităţii modificat. Prin urmare, au fost destul de frecvente situaţiile în care, în
această porţiune de sol s-a înregistrat o crustă la suprafaţă, caracterizată de o rezistenţă la
penetrare mai mare, urmată în următorii centimetri de sol afânat, care s-a manifestat până la
adâncimea de la care granulometria solului a revenit la cea normală.
În Tabelul 14 se prezintă statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului
pe traseele de apropiat, comparativ cu rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor, pentru un
sol încadrat în clasificarea veche drept brun acid litic. Citirile au fost realizate la adâncimi
clasificate în trei categorii: 0-10 cm, 10-20 cm respectiv 20-30cm.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
46
Dacă în primii 10 cm, valoarea medie a probelor martor a indicat o rezistenţă la penetrare
de 1,08 MPa, în domeniul 10-20 cm aceasta a urcat la 1,54 MPa, iar în domeniul de 20-30 cm
aceasta a continuat să crească ajungând la 2,13 MPa. De asemenea, tot în primii 10 cm,
rezistenţa la penetrare medie măsurată la nivelul urmelor de pneu a fost de ordinul a 1,68 MPa,
iar cea măsurată în centrul traseului a fost mult mai mare, cu o valoare medie de 2,65 MPa.
Rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat, realizate atât la
nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o creştere faţă de media zonelor
martor (RPMM) de circa 0,91 MPa. Pentru adâncimea de 10-20 cm, creşterile au fost mai mari,
rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat realizate atât la
nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indicând o creştere faţă de media
zonelor martor (RPMM) de circa 1,17 MPa. O creştere semnificativă se observă în domeniul de
adâncime de 20-30 cm unde rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul
menţionat, realizate atât la nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o
creştere faţă de media zonelor martor (RPMM) de circa 1,82 Mpa dublându-se faţă de valoarea
din domeniul de adâncime 0 - 10 cm.
În ceea ce priveşte umiditatea solului, acesta a fost în medie, mai mică în zonele martor
faţă de cele afectate (UMM faţă de UAM), iar în centrul traseului de apropiat, acesta a fost mai
mică decât pe urmele de pneu, putându-se afirma faptul că a existat şi în acest caz o corelaţie
între conţinuturile medii în umiditate ale solului şi valorile rezistenţelor la penetrare în cele trei
zone eşantionate: martor, sub pneu şi în centrul traseului de colectare. Astfel, dacă unei rezistenţe
medii la penetrare în zona martor de 2,13 MPa i-a corespuns o umiditate de 6,16%, zonei
afectate i-a corespuns o umiditate de 6,88% în condiţiile unei rezistenţe la penetrare medii în
domeniul 20-30 cm de 3,95 MPa.
Tabelul 13. Statistici descriptive privind umiditatea solului în zonele martor şi în diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Parchet Sol Repetari Variabila Statistica descriptiva minim Maxim medie ab. Standar
75 C Districambosol tipic
5 UMM 4.45 8.5 6.16 ±1.64 5 UM1 3.7 9.1 6.28 ±2.13 5 U M2 6.4 13.1 8.94 ±2.72 5 UP1 5.4 12.3 8.22 ±2.85 5 U P2 4.7 7.9 6.04 ±1.53 5 U PM 6.5 12.7 8.58 ±2.75 5 UC 4.5 9.4 6.38 ±2 5 U AM 4.5 12.3 6.88 ±2.26
Variaţia rezistenţelor la penetrare în zona martor, sub pneu şi în centrul traseului de
apropiat, reprezentată sub forma unor curbe construite pe baza valorilor medii obţinute în
intervalul de adâncime luat în studiu se prezintă în Figura 30.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
47
În Figura 30 se prezintă variaţia RPMM, RPAP şi RPAC în funcţie de adâncimea solului.
În primii 3 cm de sol nu s-au înregistrat diferenţe foarte mari între RPMM şi RPAP, fenomenul
fiind oarecum similar cu cel din cazul prezentat anterior. Peste această adâncime, rezistenţa la
penetrare a înregistrat valori mult mai mari în zonele afectate decât în cele martor, iar curba
reprezentând media citirilor pe centru a înregistrat un comportament relativ similar cu cel
prezentat la cazul anterior. Acest lucru a indicat, cel mai probabil, manifestarea unor fenomene
similare în ceea ce priveşte starea solului în această zonă investigată. După cum se observă,
valorile RPAC au fost mai mari comparativ cu RPMM, şi chiar cu rezistenţele la penetrare citite pe
urmele de pneu în primii 10 cm de sol. Mai departe, fenomenul de descreştere a rezistenţei la
penetrare în zona centrală a traseului, ca şi creşterea bruscă a acestuia se datorează modificărilor
din zonele respective, urmate de revenirea la granulometria obişnuită supusă compactării. Alurile
curbelor mediilor colectate la nivelul urmelor pneurilor au fost comparabile cu cele culese în
zonele martor, cu deosebirea că primele au înregistrat magnitudini mai mari în ceea ce priveşte
rezistenţa la penetrare
Figura 21. Rezistenţa la penetrare în zona martor (albastru), sub pneu (roșu) şi în centrul traseului de apropiat pentru unitatea amenajistică 75 C
Prin urmare, variațiile frecvente arătate de curba mediilor înregistrate în centrul traseelor
de colectare RPAC nu indică erori de eșantionat, ci indică variabilitatea generată mai de grabă de
amestecarea straturilor de sol decât de compactarea acestora.
În Tabelul 16 se prezintă statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului
pe traseele de apropiat, comparativ cu rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor, pentru un
sol încadrat în clasificarea veche drept brun eumezobazic tipic. Datorită prezenţei rocii mamă
aproape de suprafaţa solului, citirile s-au realizat până la adâncimi relativ mici, motiv pentru care
acestea s-au clasificat în două categorii: 0-10 cm respectiv 10-20 cm . Tabelul 14. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor şi în diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
48
Unitatea amenajistică
Tipul de sol Categoria de adâncime
Număr de observaţii
Variabila Statistica descriptivă (Mpa)
Valoarea minimă
Valoarea maximă Media Abaterea standard
84 A Eutricambosol tipic
0 - 10 cm 110 RPMM 0,03 3,89 0,94 ±0,80
55 RPM1 0,09 1,85 0,67 ±0,50
55 RPM2 0,03 3,89 1,21 ±0,96
33 RPAP1 0,39 4,49 2,06 ±1,19
49 RPAP2 0,49 3,94 1,85 ±1,15
82 RPAPM 0,39 4,49 1,93 ±1,16
46 RPAC 0,48 4,47 2,40 ±1,05
128 RPA 0,39 4,49 2,10 ±1,14
10 - 20 cm 80 RPMM 0,55 3,89 1,92 ±0,80
40 RPM1 0,65 2,84 1,70 ±0,65
40 RPM2 0,86 3,89 2,15 ±0,88
0 RPAP1 0 0 0 0
19 RPAP2 0,65 4,75 2,34 ±1,57
19 RPAPM 0,65 4,75 2,34 ±1,57
8 RPAC 1,51 3,53 2,59 ±0,71
27 RPA 0,65 4,75 2,42 ±1,36
Dacă în primii 10 cm, valoarea medie a probelor martor a indicat o rezistenţă la penetrare
de 0,94 MPa, în domeniul 10-20 cm aceasta a urcat la 1,92 MPa. De asemenea, tot în primii 10
cm, rezistenţa la penetrare medie măsurată la nivelul urmelor de pneu a fost de ordinul a 1,93
MPa, iar cea măsurată în centrul traseului a fost mult mai mare, cu o valoare medie de 2,10 MPa.
De asemenea, rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat
realizate atât la nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o creştere faţă de
media zonelor martor (RPMM) de circa 1,16 MPa. Pentru adâncimea de 10-20 cm, creşterile au
fost mai mici, dar tot semnificative.
Tabelul 15. Statistici descriptive privind umiditate solului în zonele martor şi în diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Parchet Sol Repetari Variabila Statistica descriptiva
minim maxim medie ab. Standar
84 A Eutricambosol tipic
5 UMM 4.2 8.1 6.36 ±1.51
5 UM1 4.6 8.4 6.36 ±1.41
5 UM2 7.6 14 10.08 ±2.76
5 UP1 6.2 12.4 8.7 ±2.63
5 U P2 3.8 7.8 6.36 ±1.69
5 UPM 6.9 13.2 9.39 ±2.69
5 UC 4.6 8.7 6.88 ±1.85
5 UAM 3.8 12.4 7.31 ±2.2
În ceea ce priveşte umiditate solului (Tabelul 17), în general acesta a fost în medie mai
mică în zonele martor faţă de cele afectate (UMM faţă de UAM), iar în centrul traseului de
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
49
apropiat, acesta a fost mai mică decât pe urmele de pneu, putându-se afirma faptul că a existat o
corelaţie între conţinuturile medii în umiditate ale solului şi valorile rezistenţelor la penetrare în
cele trei zone eşantionate: martor, sub pneu şi în centrul traseului de colectare. Astfel, dacă unei
rezistenţe medii la penetrare în zona martor de 1,92 MPa i-a corespuns o umiditare de 6,36%,
zonei afectate i-a corespuns o umiditate de 7,31% în condiţiile unei rezistenţe la penetrare medii
în domeniul 10-20 cm de 2,42 MPa.
Variaţia rezistenţelor la penetrare în zona martor, sub pneu şi în centrul traseului de
apropiat, reprezentată sub forma unor curbe construite pe baza valorilor medii obţinute în
intervalul de adâncime luat în studiu se prezintă în Figura 31. După cum se observă, fenomenul
s-a manifestat în mod similar cu cele prezentate anterior, unde dacă în primii 2-3 cm de sol
rezistenţele nu sunt semnificativ diferite, acestea se modifică dramatic în următorii centimetri.
Rezultatele indică faptul că şi în acest caz rezistenţele măsurate în centrul traseelor au fost
semnificativ mai mari decât cele sub pneuri şi decât cele din zonele martor. Totuşi, scăderea
bruscă a rezistenţei la penetrare în zona centrală în domeniul 10-11 cm, după cum acest lucru s-a
manifestat în toate cazurile anterioare nu s-a mai manifestat atât de brusc şi în cazul de faţă.
Figura 22. Rezistenţa la penetrare în zona martor, sub pneu şi în centrul traseului de apropiat
pentru unitatea amenajistică 84 A
În Tabelul 18 se prezintă statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului
pe traseele de apropiat, comparativ cu rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor, pentru un
sol încadrat în clasificarea veche drept brun eumezobazic tipic. Citirile s-au preluat pentru
adâncimi mici şi s-au clasificat în două categorii: 0-10 cm respectiv 10-20 cm .
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
50
Tabelul 16. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor şi în
diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Unitatea amenajistică
Tipul de sol Categoria de
adâncime
Număr de
observaţii
Variabila
Statistica descriptivă (Mpa)
Valoarea minimă
Valoarea maximă
Media Abaterea standard
74 A Eutricambosol tipic
0 - 10 cm 66 RPMM 0,06 2,22 0,88 ±0,74 33 RPM1 0,06 2,22 1,09 ±0,84 33 RPM2 0,09 1,41 0,66 ±0,54 30 RPAP1 0,15 2,77 0,78 ±0,79 28 RPAP2 0,49 3,02 1,71 ±0,89 58 RPAPM 0,15 3,02 1,23 ±0,96 25 RPAC 0,08 3,07 1,09 ±0,90 83 RPA 0,08 3,07 1,19 ±0,94
10 - 20 cm 42 RPMM 0,06 2,57 1,14 ±0,90 21 RPM1 0,06 2,57 1,48 ±1,06 21 RPM2 0,09 1,29 0,79 ±0,53 9 RPAP1 0,12 2,5 0,67 ±1,04 7 RPAP2 2,27 2,73 2,58 ±0,22
16 RPAPM 0,12 2,73 1,51 ±1,25 7 RPAC 0,97 2,27 1,19 ±0,48
23 RPA 0,12 2,73 1,41 ±1,07
Dacă în primii 10 cm, valoarea medie a probelor martor a indicat o rezistenţă la penetrare
de 0,88 MPa, în domeniul 10-20 cm aceasta a urcat la 1,14 MPa. De asemenea, tot în primii 10
cm, rezistenţa la penetrare medie măsurată la nivelul urmelor de pneu a fost de ordinul a 1,23
MPa, iar cea măsurată în centrul traseului a fost mult mai mică, cu o valoare medie de 1,09 MPa.
De asemenea, rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat
realizate atât la nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o creştere faţă de
media zonelor martor (RPMM) de circa 0,31 MPa. Pentru adâncimea de 10-20 cm, creşterile au
fost mai mici, dar tot semnificative.
Tabelul 17. Statistici descriptive privind conţinutul în umiditate al solului în zonele martor şi în
diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Parchet Sol Repetari Variabila Statistica descriptiva Minim maxim medie ab. Standar
74 A Eutricambosol tipic
3 UMM 4.65 6.65 5.36 ±1.12 3 UM1 4.2 7.6 5.67 ±1.75 3 UM2 7.8 9.4 8.8 ±0.87 3 UP1 6.3 8.2 7.57 ±1.10 3 UP2 4.36 5.7 5.05 ±0.67 3 UPM 7.05 7.5 7.5 ±0.93 3 UC 5.2 6.5 6 ±0.70 3 UAM 4.36 8.2 6.21 ±1.32
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
51
În ceea ce priveşte umiditate solului, în general acesta a fost în medie mai mic în zonele
martor faţă de cele afectate (UMM faţă de UAM), iar în centrul traseului de apropiat, acesta a fost
mai mic decât pe urmele de pneu, putându-se afirma faptul că a existat o corelaţie între
conţinuturile medii în umiditate ale solului şi valorile rezistenţelor la penetrare în cele trei zone
eşantionate: martor, sub pneu şi în centrul traseului de colectare. Astfel, dacă unei rezistenţe
medii la penetrare în zona martor de 1,14 MPa, i-a corespuns o umiditate de 5,36%, zonei
afectate i-a corespuns o umiditate de 6,21% în condiţiile unei rezistenţe la penetrare medii în
domeniul 10-20 cm de 1,41 MPa. Variaţia rezistenţelor la penetrare în zona martor, sub pneu şi
în centrul traseului de apropiat, reprezentată sub forma unor curbe construite pe baza valorilor
medii obţinute în intervalul de adâncime luat în studiu se prezintă în Figura 32. În primii 2 cm
de sol nu s-au înregistrat diferenţe foarte mari între RPMM şi RPAP, acestea fiind relativ egale
diferență doar în domeniul de adâncime 2-20 cm. De această dată, variaţia rezistenţei la
penetrare pe centrul traseului de colectare, deşi mai mare în primii centimetri, s-a comportat
diferit în intervalul 5-13 cm, urmând ca peste această adâncime să fie chiar mai mică decât cea
colectată in zonele martor.
Pentru prima porţiune, fenomenul poate fi explicat prin luarea în considerare a aceloraşi
efecte ca şi în cazurile anterioare, aspect care poate fi adevărat şi pentru adâncimile imediat
următoare, caz în care, probabil solul a fost mai afânat prin amestecare.
Figura 23. Rezistenţa la penetrare în zona martor (albastru), sub pneu (roșu) şi în centrul
traseului de apropiat (verde) pentru unitatea amenajistică 74 A
În se prezintă statisticile descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului pe traseele de
apropiat, comparativ cu rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor, pentru un sol încadrat
în clasificarea veche drept brun eumezobazic tipic. Şi în acest caz, citirile au fost efectuate pe
adâncimi de până la 20 cm.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
52
Tabelul 18. Statistici descriptive privind rezistenţa la penetrare a solului în zonele martor şi în diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Unitatea amenajistică
Tipul de sol Categoria de
adâncime
Număr de observaţii
Variabila Statistica descriptivă (Mpa)
Valoarea minimă
Valoarea maximă
Media Abaterea standard
81 A Districambosol tipic
0 - 10 cm 66 RPMM 0,06 2,22 0,88 ±0,74 33 RPM1 0,06 2,22 1,09 ±0,84 33 RPM2 0,09 1,41 0,66 ±0,54 30 RPAP1 0,15 2,77 0,78 ±0,79 28 RPAP2 0,49 3,02 1,71 ±0,89 58 RPAPM 0,15 3,02 1,23 ±0,96 25 RPAC 0,08 3,07 1,09 ±0,90 83 RPA 0,08 3,07 1,19 ±0,94
10 - 20 cm 42 RPMM 0,06 2,57 1,14 ±0,90 21 RPM1 0,06 2,57 1,48 ±1,06 21 RPM2 0,09 1,29 0,79 ±0,53 9 RPAP1 0,12 2,5 0,67 ±1,04 7 RPAP2 2,27 2,73 2,58 ±0,22
16 RPAPM 0,12 2,73 1,51 ±1,25 7 RPAC 0,97 2,27 1,19 ±0,48
23 RPA 0,12 2,73 1,41 ±1,07
Dacă în primii 10 cm, valoarea medie a probelor martor a indicat o rezistenţă la penetrare
de 0,95 MPa, în domeniul 10-20 cm aceasta a urcat la 1,26 MPa. De asemenea, tot în primii 10
cm, rezistenţa la penetrare medie măsurată la nivelul urmelor de pneu a fost de ordinul a 1,00
MPa, iar cea măsurată în centrul traseului a fost mai mare, cu o valoare medie de 1,13 MPa. De
asemenea, rezistenţa la penetrare măsurată ca medie a citirilor din intervalul menţionat realizate
atât la nivelul urmelor de pneu cât şi în centrul traseului (RPA) indică o creştere faţă de media
zonelor martor (RPMM) de circa 0,10 MPa. Pentru adâncimea de 10-20 cm, creşterile au fost mai
mici, dar tot semnificative.
Tabelul 19. Statistici descriptive privind umiditate solului în zonele martor şi în diferite zone afectate eşantionate pe traseul de apropiat cu tractorul
Parchet Sol Repetari Variabila Statistica descriptiva minim maxim medie ab. Standar
81 A Districambosol 4 UMM 4.15 8.1 6.09 ±2 4 UM1 4.5 9.3 6.63 ±2.13 4 UM2 5.9 11.6 8.98 ±2.38 4 UP1 6.2 11.4 8.38 ±2.41 4 UP2 3.8 7.7 5.55 ±2.05 4 UPM 6.05 11.5 8.68 ±2.34 4 UC 4.6 8.4 6.68 ±1.91 4 UAM 3.8 11.4 6.87 ±2.28
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
53
În ceea ce priveşte umiditatea solului (Tabelul 21), în general acesta a fost în medie mai
mică în zonele martor faţă de cele afectate (UMM faţă de UAM), iar în centrul traseului de
apropiat, acesta a fost mai mică decât pe urmele de pneu, putându-se afirma faptul că a existat o
corelaţie între conţinuturile medii în umiditate ale solului şi valorile rezistenţelor la penetrare în
cele trei zone eşantionate: martor, sub pneu şi în centrul traseului de colectare. Astfel, dacă unei
rezistenţe medii la penetrare în zona martor de 1,26 MPa i-a corespuns o umiditare de 6,09%,
zonei afectate i-a corespuns o umiditate de 6,87% în condiţiile unei rezistenţe la penetrare medii
în domeniul 10-20 cm de 1,59 MPa. Variaţia rezistenţelor la penetrare în zona martor, sub pneu
şi în centrul traseului de apropiat, reprezentată sub forma unor curbe construite pe baza valorilor
medii obţinute în intervalul de adâncime luat în studiu se prezintă în Figura 33. După cum se
poate observa în figura menţionată, comportamentul curbelor a fost oarecum similar cu cel din
cazul anterior. Astfel, în primii centimetri rezistenţele la penetrare au fost relativ egale, în
intervalul 4-9 cm, zonele afectate au prezentat rezistenţe la penetrare mai mari, după care
rezistenţa la penetrare corespunzătoare curbelor din centru a scăzut chiar sub valorile colectate
din zonele martor. În schimb, rezistenţa la penetrare în zonele specifice rulării pneurilor a avut o
tendință crescătoare pe profil.
Figura 24. Rezistenţa la penetrare în zona martor, sub pneu şi în centrul traseului de apropiat pentru unitatea amenajistică 81 A
În se prezintă valorile medii înregistrate pentru rezistențele la penetrare ale solurilor
pentru categoriile de adâncime luate in studiu si pe unitățile amenajistice eșantionate. După cum
se observă, s-au înregistrat diferenţe semnificative între mediile probelor martor, indiferent de
tipul de sol şi unitatea amenajistică luată în studiu. Acelaşi lucru a fost valabil şi în cazul
valorilor colectate de pe urmele pneurilor. Totodata se poate observa faptul că rezistența la
penetrare ale solurilor crește odată cu adâncimea, dacă in domeniul de adâncime 0-10 cm aceasta
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
54
are valore maximă de 2,13 MPa in domeniul de activitate 20 - 30 ea ajunge la o valoare de 5
MPa diferența fiind una de 2,87 MPa.
Figura 25. Comparaţie între rezistenţele medii la penetrate ale solurilor pentru categoriile de adâncime luate în studiu şi pentru unităţile amenajistice eşantionate
În Figura 34 se prezintă mediile înregistrărilor privind rezistențele la penetrare pentru
diferite poziţii de eşantionare: zone martor, urma pneului şi centrul traseului la nivel de unitate
amenajistică şi adâncime de eşantionare. După cum se poate observa, în marea majoritate a
cazurilor, rezistența medie a solului înregistrată în zonele martor, a fost mai mică prin
comparaţie cu cea înregistrată pe traseele de apropiat. La nivelul urmelor pneurilor, rezistența la
penetrare a fost mai mare decât în celelalte zone de eşantionaj în toate cazurile, variind între
circa 0,99 MPa şi circa 3,8 MPa. Rezistenţa la penetrare în centrul traseelor de apropiat a
înregistrat, de asemenea, în marea majoritate a cazurilor, valori mai mari. Variațiile frecvente
arătată de mediile înregistrate în centru traseelor de colectare RPAC nu indică erori de eșantionat,
ci indică variabilitatea generată mai de grabă de amestecarea straturilor de sol, decât de
compactarea acestora.
Figura 26. Comparaţie între rezistenţele medii la penetrate ale solurilor pentru categoriile de adâncime luate în studiu şi pentru unităţile amenajistice eşantionate
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
55
În Figura 35 se prezintă valorile medii înregistrate pentru rezistenţele la penetrare în cele
trei zone de eşantionare (martor, pneu şi centru) la nivel de unitate amenajistică şi adâncime de
eşantionare. În marea majoritate a cazurilor, pentru o adâncime de până la 10 cm, rezistenţa la
penetrare în centrul traseului a fost mult mai mare decât cea de la nivelul pneurilor şi a zonelor
martor. Pentru adâncimi cuprinse între 10 şi 20 cm, rezistenţa la penetrare pe urmele pneurilor a
fost cea mai mare, iar în singurul caz în care s-au preluat înregistrări în domeniul 20-30 cm,
rezistenţa la penetrare în centrul traseului a fost cea mai mare. În toate cazurile, rezistenţa la
penetrare în zonele martor a fost mult mai mică decât în zonele afectate. Depinzând de tipul de
sol şi de condiţiile concrete, rezistenţa la penetrare pe urmele pneurilor a variat înte 1,0 şi circa
3,1 MPa, iar în zonele centrale între circa 1,1 şi 5,0 MPa.
Comparaţia privind umiditatea solurilor în diferite zone de eşantionare se prezintă în
Figura 36. După cum se observă, s-au înregistrat diferenţe semnificative între mediile probelor
martor, indiferent de tipul de sol şi unitatea amenajistică luată în studiu. Acelaşi lucru a fost
valabil şi în cazul valorilor colectate de pe urmele pneurilor, cu excepţia primei şi ultimei unităţi
amenajistice luate în studiu, unde acestea au fost egale.
Figura 27. Valorile medii ale umidități solurilor pentru diferite puncte de eşantionare în cazul
celor 5 unităţi amenajistice luate în studiu
În Figura 37 se prezintă mediile înregistrărilor privind umiditatea solurilor pentru diferite
poziţii de eşantionare: zone martor, urma pneului şi centrul traseului. După cum se poate
observa, în marea majoritate a cazurilor, umiditatea medie a solului înregistrat în zonele martor,
a fost mai mic prin comparaţie cu cel înregistrat pe traseele de apropiat. La nivelul urmelor
pneurilor, umiditatea a fost mai mare decât în celelalte zone de eşantionaj în toate cazurile,
variind între circa 6 şi circa 11%. Umiditatea în centrul traseelului de apropiat a înregistrat, de
asemenea, în marea majoritate a cazurilor, valori medii intermediare. Diferenţele de umiditate ale
solurilor pe traseele de apropiat faţă de zonele martor, au fost, în medie de 1-3%.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
56
Figura 28. Valorile medii ale umidități solurilor din cele cinci unităţi amenajistice pentru zonele
martor, urma pneurilor şi centrul traseelor
Capitolul 5: Concluzii, contribuţii originale şi recomandări pentru practică. Diseminarea rezultatelor şi direcţii noi de cercetare
5.1. Concluzii
5.1.1. Concluzii cu privire la gradul de deranjare a solurilor forestiere din zona montană în urma aplicării operaţiilor de colectare cu tractoare
În urma analizei datelor colectate din cele 19 unități amenajistice si bazat pe un numar
de 1211 puncte de eșantionare se extrage următoarele concluzii cu privire la gradul de deranjare
al solurilor datorită operațiilor de colectare a masei lemnoase.
i) Categoria solurilor neperturbate au reprezentat proporția cea mai mare in unitățile
amenajistice luate in studiu (in termen de suprafață), fiind urmată de categoria
solurilor cu perturbări superficiale, apoi de categoria solurilor profund perturbate,
urmată de categoria resturilor de exploatare de sub arboret si alte element și în ultima
categorie cu procent cel mai mic fiind solurile compactate. Proporțile medi de
participare în suprafața totala au fost de circa 47 %, 37%, 6%, 6% si 4 % pentru
categoriile luate în calcul cat și în ordinea studiată.
ii) Totuși, datele au arătat variabilități semnificative in toate categoriile studiate . Astfel au
existat cazuri în care unitățile amenajistice au avut suprafețe încadrate în prima
categorie cuprinsă intre 13 – 88%, au existat situații în care perturbările superficiale
s-au manifestat pe suprafețe cuprinse intre 13 -56%, și au existat și situați în care
perturbarile profunde și solul compactat au lipsit.
iii) Raportat la evoluția în timp în perioada 2007 -2014 s-a constatat faptul că suprafața
încadrată în prima categorie(sol neperturbat) a înregistrat un trend descrescător destul
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
57
de abrupt prin comparație , suprafața incadrată in categoria solurilor deranjate
superficial a celor deranjate profund si a celor compactate au înregistrat trenduri
crescătoare cu creșteri mult mai abrupte ale primelor două categori menționate.
iv) Pentru două unități amenajistice care s-au evaluat imediat dipă incheierea operațiilor de
exploatare și unde colectarea lemnului s-a făcut cu tractorul de tip Skidder rezultatele
indică faptul că solurile nederanjate au reprezentat 20 – 21% , cele puțin deranjate au
reprezentat 35 -53% , cele puternic deranjate 15 – 30% iar cele compactate au
reprezentat 11 -15% din suprafața totală, rezultând rezultate apropiate de cele
raportate de (McMahon 1995) respectiv cele raportate de Naghdi şi Solgi 2014), pentru
unele din categorii.
5.1.2. Concluzii cu privire la modificările ce apar în soluri pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor
Adunatul cu troliu montat pe tractor provoacă modificări in termen de rezistență la
penetrare si umiditate a solului. Rezultatele cercetărilor au indicat că în primi 5 cm modificările
în termen de rezistență a solului sunt practic nesemnificative după care în intervalul 5-20 cm
rezistența la penetrare scade în zonele afectate urmând ca peste 20 cm pana la 23 cm acestea să
devină apropiată cu cea din zonele nederanjate iar peste 23 cm până la 28 - 30cm aceasta să
devină puțin mai mare decât cea înregistrată în zonele martor.
i) Astfel în primi 5 cm sub raportul statistic diferențe în termen de rezistență la penetrare au
fost nesemnificative în cazul unui sol care manifestă o stare inițială de compactare
mai mare, urmând ca indiferent de tipul de sol diferențele in termen de rezistență la
penetrare să fie semnificative în intervalul 5 – 10 cm , 10 -20 cm cu precizarea că
acestea au fost în totdeauna mai mici în zonele afectate. Pe masura înaintări în
adâncime în cazul unor soluri cu stare inițială de compactare mai mică variabilitatea
inregistrărilor a fost mai mare iar în cazul solului cu stare de compactare inițială mai
mare variabilitatea inregistrărilor a fost constantă.
ii) Umiditatea solurilor afectate a fost din punct de vedere statistic semnificativ diferit între
zonele afectate și cele martor cu precizarea că valorile medii obținute au fost relativ
egale, prin urmare în limita preciziei de măsurare a intrumentului folosit se poate
afirma faptul că în medie umiditatea solului în zonele afectate cât și în zonele martor
au fost relativ similare.
5.1.3. Concluzii cu privire la modificările ce apar în soluri pe traseele de apropiat cu tractorul
Pe traseele de apropiat rezistența la penetrare a solurilor luate în studiu a fost studiată pe
trei categori de adâncime si pentru trei blocuri experimentale , ultimele fiind reprezentate de
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
58
către pozițiile de eșantionare traseu respectiv martor. În ceea ce priveste rezistența de penetrare a
solului s-a constatat faptul că pentru adâncimi de 0 -10cm aceasta a fost în patru din cinci cazuri
studiate, mai mare decât cea înregistrată in zonele martor .
i) Pentru adâncimi cuprinse intre 10 -20 cm rezistența la penetrare a solului pe urmele de
pneuri a fost întotdeauna mai mare decât cea înregistrată în zonele martor iar cea
înregistrate în centrul traseului a fost într-un singur caz mai mare decât celelalte doua
și în trei cazuri mai mică decât acestea.
ii) Pentru categori de adâncime 20 -30 cm rezistența la penetrare in centrul traseului a
înregistrat cea mai mare valoare medie și a depășit rezistența la penetrare in celălalte
două puncte de esantion. De asemenea în acest caz rezistența la penetrare pe urmele
de pneuri a fost aproape dublă comparativ cu cea din zona martor iar rezistența la
penetrare in centrul traseului a fost de două ori și jumatate mai mare decât în zonele
martor.
iii) Deși surprinzător , rezultatele care indică faptul că rezistența la penetrare in centrul
traseului de apropiat a avut valoarea cea mai mare ele, pot fii explicate prin prizma
modificărilor texturale ce au loc după deplasarea multor sarcini pe acest traseu,
respectiv amestecarea particolelor reprezentând faza solidă a solului , aspect cea a
condus la formarea unei cruste puternic consolidate la suprafața unei zone mai
poroase într-un strat intermediar și a unei zone compactate în adâncime.
iv) În ceea ce priveste umiditatea solului pe traseele de apropiat s-a constatat faptul că,
indiferent de traseu (unitate amenajistică) analizată conținutul mediu in umiditate al
solului a fost de fiecare dată, cel mai mare, pe urmele pneurilor de tractor, aceste
valori au fost urmate ca rezistența de cele din centrul traseelor de apropiat și în
totdeauna, umiditatea solului, a fost cel mai mică în zonele martor. Este posibil ca
acest fenomen să fie explicat de acumulările de apă de pe urmele de pneuri ce au loc
după traficul pe aceleași trasee , cazuri in care urmele de pneuri au comportamentul
unor colectori de apă, iar conținutul în umiditate mai crescut în centru să fie rezultatul
infiltrări apei din lateral din zonele pneurilor.
5.2. Contribuţii originale Prin cercetările efectuate s-au adus mai multe contribuți la stadiul actual al cunoștintelor
legate de fenomenele ce apar în urma colectări lemnului cu tractorul forestier de tip skidder dupa
cum urmează :
i) Distribuția din punct de vedere al suprafeței ocupate a claselor de deranjare ale solurilor
forestiere suferă modificări care sunt imprimate de scurgerea timpului în sensul că
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
59
solul care probabil după terminarea operaților au prezentat un grad de deranjare mare
s-au recuperat după trecerea timpului sau efectul a fost mascat de alți factori sau
procese ( acumularea de litieră)
ii) S-au pus în evidență pentru prima dată efectele ce au loc pe traseele individuale pe care
sunt deplasate piesele de lem in operația de adunat cu troliu montat pe tractorul
forestier , in termeni de rezistența la penetrare și conținutului in umiditate a solului.
iii) Astfel rezistența la penetrare scade in primi 20 -25 cm ca urmare a dislocări stratului
superficial de sol ce este provocat de piesele de lemn aflate în mișcare iar conținutul
de umiditate al solului rămâne practic neschimbat in 15 -20 cm .
iv) Conținutul de umiditate al solului pe traseele de apropiat poate fii mai mare în zonele
afectate de contactul pneurilor datorită acumulărilor de apă in aceste zone iar în centru
este mai mic decât in zonele pneurilor dar mai mare decât in zonele martor prin
urmare traficul repetat pe aceleaș traseu reprezintă o practică ce a afectează conținutul
de umiditate al solului aflat sub influența altor procese locale de scurgere a apei.
v) Rezistența la penetrare poate fi mai mare in centrul traseelor datorită modificărilor
texturale ce apar ca urmare a amestecărilor particolelor ce reprezintă faza solidă a
solului ca efect al traficului repetat .
5.3. Recomandări pentru practică Din analiza rezultatelor obțínute din cercetări se poate formula mai multe recomandări
pentru practică după cum urmeaza :
i) Revizuirea practicilor constând din utilizarea unor trasee unice pentru colectarea
unor mase lemnoase importante aspect ce poate conduce la unele efecte adverse
cum ar fii : necesitatea unor perioade lungi de timp sau imposibilitatea reveniri
solului forestier la starea inițială.
ii) Utilizarea, aplicarea operatiilor de colectare a masei lemnoase in condițiile unor
soluri înghețate profund sau in condiții foarte uscate.
iii) Revizuirea practicilor privind modalitatea de desfăsurare a traselor de colectare cu
tractorul forestier si adaptarea acestora la conditile terenului.
iv) Limitarea numărului de curse și a volumelor sarcinilor de deplasat pe anumite
trasee cu studiul de dezvoltare a unor trasee de colectare suplimentare, aspecte ce
ar contribui la reducerea fenomenului de compactare a solului.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
60
5.4. Diseminarea rezultatelor A. Lucrări publicate în reviste indexate în baze de date internaționale (BDI):
Horaţiu MUNTEANU si Elena Camelia DAVID, 2015: Benchmarking the soil
disturbance due to harvesting operations in mountanous forest . in: Proceedings of the Biennal
International Symposium Forest and Sustainable Development 2014, Transilvania University
Press, ISSN 1843-505.
B. Lucrări prezentate la simpozioane și conferințe internationale:
1. Soil compaction following skidders operations in mountainous region of Romania .
Case studies. Conferința: The 13th International Symposium “Prospects for 3rd
Millenium Agriculture” 25-27 September, Cluj-Napoca, Romania.
2. Reviewing the soil compaction for cable skidders and animal traction equipment :
For the Romanian forest operations . Conferința: International U.A.B. – B.E.N.A.
Conference “Environmental Engineering And Sustainable Development” 28-30 Mai,
Alba-Iulia, Romania.
C. Lucrări în curs de publicare în reviste ISI:
Stelian A. Borz, Horaţiu G. Munteanu, Andrei Apăfăian 2015: What happens under the
winched logs? Changes in soil resistance to penetration and moisture content following
winching operations on two cambisols . In: Annals of Forest Research.
Mușat, E.C, Antoniade Crissanta, C., Vișan, J., Apăfăian, A.I, Munteanu, H., Ciobanu, D.V,
2015: Analysis of Road Systems Variants in the Context of Bearing Capacity Increment of Forest
Roads. In: Croatian Journal of Forest Engineering.
5.5. Direcţii noi de cercetare
i.) Revizuirea practicilor privind modalitatea de colectare a masei lemnoase cu
utilaje cu greutate redusă , cat si folosirea de transportoare a masei lemnoase pana in
platforma primară ( ex. Iron Horse ).
ii.) Utilizarea de echipamnete performante in exploatarea masei lemnoase , cat si a
instaltiilor cu cabluri .
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
61
Bibliografie
1. Agherkakli B., Najafi A., Sadeghi S.H. (2010). Ground based operations effects on soil
disturbance by steel tracked skidder in a steep slope of forest. Journal of Forest Science
56(6): 278-284.
2. Akay A.E., Yuksel A., Reis M., Tutus A. (2007). The impacts of ground-based logging
equipment on forest soil. Polish Journal of Environmental Studies 16(3): 371-376.
3. Alakukku, L., 2000: Response of annual crops to subsoil compaction in a field
experiment on clay soil lasting 17 years. In: Horn R, van den Akker JJH, Arvidsson J
(eds) Subsoil compaction: distribution, processes and consequences, vol 32. Advances
in Geoecology. Catena Verlag, Reiskirchen, pp. 205-208.
4. Ampoorter E., Goris R.., Cornelis W.M., Verheyen K. (2007). Impact of mechanized
logging on compaction status of sandy forest soils. Forest Ecology and Management
241: 162-174.
5. Anderson, H. W., 1954: Suspended Sediment Discharge as Related to Streamflow,
Topography, Soil and Land Use. Trans. Amer. Geophys. Union. 35, pp. 268-281.
6. Borz S.A., Ciobanu D.V. (2013). Efficiency of motor-manual felling and horse logging
in small-scale firewood production. African Journal of Agricultural Research 8(24):
3126-3135.
7. Borz S.A., Ignea G., Popa B. (2014). Modeling and comparing timber winching
performance in windthrow and uniform selective cuttngs for two Romanian skidders.
Journal of Forest Research 19: 473-482.
8. Borz S.A., Ignea G., Popa B., Spârchez G., Iordache E. (2015). Estimating time
consumption and productivity of roundwood skidding in group shelterwood system - a
case study in a broadleaved mixed stand located in reduced accessibility conditions.
Croatian Journal of Forest Engineering 36(1): 137-146.
9. Brown G. W., Krygier J. T. 1971: Clear-cut logging and sediment production in the
Oregon Coast Range. Water Resources Research 7, pp. 1189-1198.
10. Carter E.A., Rummer R.B., Stokes B.J. (2006). Evaluation of site impacts associated
with three silvicultural prescriptions in an upland hardwood stand in northern
Alabama, USA. Biomass and Bioenergy 30: 1025-1034.
11. Cullen, S. J., 1991: Timber harvest trafficking and soil compaction in Western Montana.
Soil Science Society of America Journal, 55, pp. 1416-1421.
12. Dyrness, C. T., 1967: Mass Soil Movements in the H. J. Andrews Experimental Forest.
USDA Forest Serv. Res. Paper PNW-42. Pacific Northwest Forest and Range Exp. Sta.,
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
62
Portland, Oregon, 12 pp.
13. Eliasson L. (2005). Effects of forwarder tire pressure on rut formation and soil
compaction. Silva Fennica 39(4): 549-557.
14. Eliasson, L., 2005: Effects of forwarder tyre pressure on rut formation and soil
compaction. Silva Fennica, 39(4), pp. 549-557.
15. Froehlich, H. A, Miles, D. W. R., Robbins, R. W., 1985: Soil bulk density recovery on
compacted skid trails in central Idaho. Soil Science Society of America Journal, 49, pp.
1015-1017.
16. Gaertig, T., 2001: Bodengashaushalt, Feinwurzeln und Vitalitat von Eichen. Freib
Bodenk Abh 40, 157p.
17. Ghaffariyan M.R., Durston T., Sobhani H., Mohadjer M.R.M. (2008). Mule logging in
northern forests of Iran: A study of productivity, cost and damage to soil and seedlings.
Croatian Journal of Forest Engineering 28(1): 67-75.
18. Greacen, E. L., Sands, R. 1980: Compaction of forest soil-a review. Australian Journal
of Soil Research, 18, pp. 163-189.
19. Hakansson, I., 1994: Subsoil compaction caused by heavy vehicles-a long-term threat to
soil productivity. Soil Till Res 29, pp.105-110.
20. Han S.K., Han H.S., Page-Dumroese P., Johnson L.R. (2009). Soil compaction
associated with cut-to-length and whole-tree harvesting of a coniferous forest.
Canadian Journal of Forest Research 39: 976-989.
21. Horn, R., 2004: Time dependence of soil mechanical properties and pore functions for
arable soils. Soil Sci Soc Am J 68, pp.1131-1137.
22. Iliescu si Pop (2011) Indrumator pentru lucrari de laborator de drumuri.
23. Jourgholami M., Majnounian B., Abari M.E. (2014). Effects of tree-length timber
skidding on soil compaction in the skid trails in Hyrcanian forests. Forest Systems
23(2): 288-293.
24. Kolkaa, R. K., Smidt, M. F., 2004: Effects of forest road amelioration techniques on
soil bulk density, surface runoff, sediment transport, soil moisture and seedling growth.
Forest Ecology and Management, 202, pp. 313-323.
25. Lotfalian M., Parsakhoo A. (2009). Investigation of forest soil disturbance caused by
rubber-tired skidder traffic. International Journal of Natural and Engineering Sciences
3(1): 79-82.
26. Majnounian B., Jourgholami M. (2013). Effects of rubber-tired cable skidder on soil
compaction in Hyrcanian forest. Croatian Journal of Forest Engineering 34(1): 123-
135.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
63
27. McMahon S. (1995). Accuracy of two ground survey methods for assessing site
disturbance. International Journal of Forest Engineering: 27-33.
28. Nadezhdina, N., Cermak, J., Neruda, J., Prax, A., Ulrich, R., Nadezhdin, V., Gasparek,
J., Pokorny, E., 2006: Roots under the load of heavy machinery in spruce trees,
European Journal of Forest Research, 125: pp. 111-128.
29. Naghdi R., Bagheri I., Basiri R. (2010). Soil disturbance due to machinery traffic on
steep skid trail in the north mountainous forests of Iran. Journal of Forestry Research
21(4): 497-502.
30. Naghdi R., Solgi A. (2014). Effects of skidder passes ad slope on soil disturbance in two
soil water contents. Croatian Journal of Forest Engineering 35(1): 73-80.
31. Naghdi R., Solgi A. (2014). Effects of skidder passes and slope on soil disturbance in
two soil water contents. Croatian Journal of Forest Engineering 35(1): 73-80.
32. Naghdi R., Solgi A. (2014). Effects of skidder passes and slope on soil disturbance in
two soil water contents. Croatian Journal of Forest Engineering 35(1): 73-80.
33. Naghdi, R, Bagheri, I., Basiri, R., 2010: Soil disturbances due to machinery traffic on
steep skid trail in the north mountainous forest of Iran, Journal of Forest Research,
21(4), pp. 497-502.
34. Najafi A., Solgi A. (2010). Assessing site disturbance using two ground survey methods
in a mountain forest. Croatian Journal of Forest Engineering 31 (1): 47-55.
35. Najafi A., Solgi A., Sadeghi S.H. (2009). Soil disturbance following four wheel rubber
skidder logging on steep trail in the north mountainous forests of Iran. Soil & Tillage
Research 103: 165-169.
36. Najafi A., Solgi A., Sadeghi S.H. (2009). Soil disturbance following four wheel rubber
skidder logging on the steep trail in the north mountainous forest of Iran. Soil and
Tilleage Research 103: 165-169.
37. Negulescu Ion 1995 : Protecţia mediului înconjurător : manual general
38. Oprea I. (2008). Tehnologia exploatării lemnului. Editura Universităţii Transilvania din
Braşov, Braşov.
39. Oprea I., Sbera I. (2004). Tehnologia exploatării lemnului, Tridona publishing house,
Olteniţa.
40. Oprea, I., Borz, S. A., 2007: Organizarea Şantierului de Exploatare a Lemnului,
Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 133 p.
41. Oprea, I., Sbera, I., 2004: Tehnologia Exploatării Lemnului, Editura TRIDONA
Olteniţa, 363 p.
42. Rice, R. M., 1999: Erosion on logging roads in Redwood Creek, Northwestern
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
64
California, Journal of the American Water Resources Association, vol 35, no. 5, pp.
1171-1182.
43. Rieppo, K., 2001: Forwarder werden immer schwerer. Forst und Technik 2, pp.16-17.
44. Robinson M., Blyth K., 1982: The effect of forestry drainage operations on upland
sediment yields-a case-study. Earth Surface Processes and Landforms 7, pp. 85-90.
45. Rollerson T. P., 1990: Influence of wide-tire skidder operations on soils. International
Journal of Forest Engineering, 2(1), 23-30.
46. Sakai H., Nordfjell T., Sudicani K., Talbot B., Bollehuus E. (2008). Soil compaction on
forest soils from different kind of tires and tracks and possibility of accurate estimate.
Croatian Journal of Forest Engineering 29(1): 15-27.
47. Sbera I. (2007). Resursele de lemn şi potenţialul pieţei din România. Meridiane
Forestiere 2: 3-7.
48. Sbera I. (2012). Adaptarea de strategii ecologice pentru exploatarea lemnului. Revista
Pădurilor 127 (4): 24-26.
49. Soltanpour S., Jourgholami M. (2013). Soil bulk density and porosity changes due to
ground-based timber extraction in the Hyrcanian forest. Notulae Scientia Biologicae
5(2): 263-269.
50. Soltanpuor S., Jourgholami M. (2013). Soil bulk density and porosity changes due to
ground-based timber extraction in the Hyrcanian forest. Notulae Scientia Biologicae
5(2):263-269.
51. Spinelli R., Magagnotti N., Nati C. (2010). Benchmarking the impact of traditional
small-scale logging systems used in Mediterranean forestry. Forest Ecology and
Management 260: 1997-2001.
52. Stamatiu Mihai. 1962 : Mecanica rocilor .
53. Târziu D. (1997). Pedologie şi staţiuni forestiere. Ceres Publishing House, Bucharest.
54. Vossbring, J., Horn, R., 2004: Modern forestry vehicles and their impact on soil
physical properties, Journal of Forest Research, 123, pp. 259-267.
55. Wallbrink, P. J., Croke, J., 2002: A combined rainfall simulator and tracer approach to
assess the role of Best Management Practices in minimising sediment redistribution and
loss in forests after harvesting. Forest Ecology and Management 170, pp. 217-232.
56. Wallbrink, P. J., Roddy B. P., Olley, J. M., 2002: A tracer budget quantifying soil
redistribution on hillslopes after forest harvesting. Catena 47, pp. 179-201.
57. www.fao.org
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
65
REZUMAT
În domeniul forestier a inceput să se pună un accent puternic pe protejarea mediului și a solului. Astfel se incearcă metode și se cauta utilaje care să reducă pe cât mai mult posibil efectele negative asupra solului produse in timpul procesului de exploatarea a lemnului prin folosirea utilajelor moderne.
În contextul descris anterior, scopul cercetărilor aferente prezentei lucrări a fost de a evalua gradul de deranjare (afectare) a solurilor forestiere cauzat de operaţiile de colectare a lemnului cu tractoare şi atelaje, exprimat prin proporţia de participare a suprafeţelor caracterizate de diferite grade de afectare ca şi prin modificările ce apar în termeni de rezistenţă la compresiune şi conţinut în umiditate a solurilor : Evalua gradul de deranjare (remanent) al solurilor forestiere din zona montană în urma aplicării operaţiilor de colectare a lemnului prin luarea în considerare a mai multor tipuri de tăieri, tipuri de sol, tipuri de echipamente utilizate la colectare şi a perioadei de timp scurse între momentul execuţiei operaţiilor şi momentul investigării;
Evalua modificările ce apar în soluri în termeni de rezistenţă la penetrare, prin urmare a compactării acestora, ca şi a umidități, pe traseele de adunat cu troliul montat pe tractor;
Evalua rezistenţa la penetrare şi a umidități solului ca efecte remanente după operaţiile de colectare pe traseele de apropiat cu tractorul de tip skidder.
ABSTRACT
In the field of forestry there is a powerful tendency towards environment and soil protection.Thus methods are on probation and facilities are looked for in order to reduce the possible negative effects on soil during the wood exploition process with the help of the modern machinery.
In the above mentioned context, the aim of the exploration akin to this paper was to evaluate the disturbance degree of the forestry soil caused by the wood collection operations with tractors and harnesses. This is expressed by the participation proportion of the surfaces characterized by different disturbance degrees, as well as by the changes that occur in terms of compression resistance and humidity of soil:
To evaluate the (remanent) disturbance degree of the forestry soil in the mountainous area due to the wood collection operations, by taking into consideration many types of cuts, soil types, collection machinery types and the time passed between execution and investigation;
To evaluate the changes which appear in the soil in terms of penetration resistance due to its compression, as well as humidity on the collection tracks with the trolleys mounted on tractors;
To evaluate de penetration resistance and soil humidity as remanent effects after the collection operations on the tracks for the skidder tractors.
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
66
LISTA DE ABREVIERI 1. Regia Publica Locală a Pădurilor Săcele = ( RPLP Sacele RA)
2. Unitate de producție = (UP)
3. Unitate amenajistică = ( u.a.)
4. Tractor articulat forestier = ( Taf )
5. Sedimente suspendate = (SS)
6. Rezistența la penetrare = (RP)
7. Umiditatea solului = (U)
8. Umiditatea solului exprimat prin valoarea medie în zona afectată = (UA)
9. Umiditatea solului în zona martor = ( UM1)
10. Umiditatea solului în zona martor = (UM2)
11. Umiditate solului medie în zonele martor = (UMM)
12. Umiditatea solului exprimat prin valoarea medie = (UMM)
13. Umiditatea solului de pe calea de rulare afectată P1 = ( UP1)
14. Umiditatea solului de pe calea de rulare afectată P2 = (UP2)
15. Umiditatea solului exprimat prin valoarea medie pe urme = (UPM)
16. Umiditatea solului din centru căi de rulare =( UC)
17. Umiditatea solului exprimat prin medie pentru zonele neafectate (martor) = ( UCM)
18. Rezistenţele la penetrare în zona martor M1 = (RPM1)
19. Rezistenţele la penetrare în zona martor M2 = (RPM2)
20. Rezistenţele la penetrare medie pentru citirile din zonele martor (RPM)
21. Rezistenţele la penetrare de pe calea de rulare afectată U1 = (RPU1)
22. Rezistenţele la penetrare de pe calea de rulare afectată U2 =( RPU2)
23. Rezistenţele la penetrare în zona afectată = (RPA )
24. Tăieturi accidentale = (A) ,
25. Igienă = ( H) ,
26. Progresive =( GS) ,
27. Sol neperturbat clasa = ( UD) ,
28. Sol deranjat superficial =( DS ) ,
29. Sol perturbat puternic= ( DD) .
30. Zonă afectată = ( A)
31. Media punctelor de control (martor) = ( CM)
32. Diferenţe semnificative = ( DS )
33. Diferenţe nesemnificative = ( DN )
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
67
Curriculum Vitae : Date personale
Nume: MUNTEANU
Prenume: Horatiu- George
Adresă: Brașov, Sacele, Aleea Episcop Popeea nr.23,bl.23,sc.A,ap.1.
Data şi locul naşterii: 30.04.1987, Săcele, Brasov
Cetăţenie: Română
Stare civilă: Necăsătorit
Telefon: 0749012929
E-mail: [email protected]
Educaţie
2012 → Doctorand Universitatea "Transilvania" Brașov, Facultatea de Silvicultură și
Exploatări Forestiere.
2010 - 2012 Inginer silvic diplomat Universitatea "Transilvania" Brașov, Facultatea de
Silvicultură și Exploatări Forestiere.
2006 - 2010 Inginer silvic Universitatea "Transilvania" Brașov, Facultatea de Silvicultură și
Exploatări Forestiere.
Publicaţii
A. Lucrări publicate în reviste ISI: - 2 în curs de publicare
B. Lucrări publicate în reviste indexate în baze de date internaţionale: (1 în curs de publicare)
C. Lucrări publicate în proceeding-urile conferinţelor internaţionale: ( 1 în curs de publicare) .
Teza de doctorat Ing. Munteanu Horatiu George
68
Curriculum Vitae
Personal data
Name: Munteanu
First name: Horatiu- George
Address: Braşov, Săcele, Aleea Episcop Popeea, Nr.23, Bl.23 ,Sc.A, Ap.1
Date and place of birth: 30.04.1987, Săcele, Brașov
Nationality: Romanian
Marital status: unmarried
Phone: 0749012929
E-mail: munteanuhoratiu @yahoo.com
Education
2012 → PhD Faculty of Silviculture and Forest Engineering, Transilvania University of Brasov
2010 - 2012 Diploma of Forest Engineer (2 years) Faculty of Silviculture and Forest
Engineering, Transilvania University of Brasov
2006 - 2010 Forest Engineer (4 years) Faculty of Silviculture and Forest Engineering,
Transilvania University of Brasov
Publications
A. Papers published in ISI journals: 2 – to be published
B. Papers published in BDI journals: 1 is to be published
C. Papers published in proceedings of international conferences: 1 to be published