Diapositiva 1 - UniNa STiDuE

SUOLO
Storicamente
il suolo è la componente dell'ecosistema, composta di frammenti di rocce,
minerali e sostanza organica, che copre una parte delle superfici emerse
della Terra e costituisce l'interfaccia tra l’atmosfera, la litosfera e l’idrosfera.
Altra definizione
prodotto della disgregazione della litosfera mescolato a residui vegetali e
animali.
In un contesto agricolo
il suolo è costituito da particelle in grado di supportare la crescita delle
colture e può essere lavorato.
Il punto di vista contemporaneo
il suolo costituisce una risorsa naturale non rinnovabile che, raggiunta
una condizione di stabilità determinata da fattori di stato (roccia madre,
clima) può, per alterazione (erosione, inquinamento) di tali fattori,
regredire verso la rottura dell'equilibrio (degradazione).
Nella letteratura specializzata il suolo viene definito come
“un corpo dinamico naturale che costituisce la parte superiore della crosta
terrestre, derivante dall’azione integrata nel tempo del clima, della morfologia,
della roccia madre e degli organismi viventi”.
Esso è lo strato basale degli ecosistemi terrestri quali prati, boschi, ecc.
Tale definizione mette in luce come il suolo rappresenti un comparto
ambientale dinamico, in evoluzione, in cui si compiono diversi processi fisici,
chimici e biologici: in particolare la demolizione della sostanza organica e la
produzione di humus; si tratta, cioè, di un sistema complesso, soggetto a
continue modificazioni, costituito oltre che da particelle minerali (45%),
materiali provenienti dal disfacimento della roccia madre, ad opera di agenti
fisico- chimici, anche da sostanza organica (in percentuale variabile,
mediamente 5%), derivata dalle trasformazioni subite dai resti animali e
vegetali (decomposizione). Oltre alla litosfera, nel suolo si uniscono e si
intersecano l’atmosfera, aria interna ad alto tenore di anidride carbonica, e
l’idrosfera, costituita dall’acqua contenuta nel suolo in diverse forme e
soggetta ad una particolare economia.
Terreno
Fase liquida
(acqua)
Fase solida
Fase gassosa
(aria)
Minerali inorganici
Sostanza organica
Viva (microfauna e
microflora)
scheletro
sabbia
limo
Morta (residui vegetali
e animali)
argilla
Le tre fasi che caratterizzano la natura del suolo
I quattro componenti principali del suolo,
minerali, sostanza organica, acqua e aria,
possono variare notevolmente ma sono
intimamente connessi tra loro a formare un
tessuto poroso, permeato da acqua e aria
che determina un ambiente favorevole alla
vita delle piante, dei microrganismi e degli
animali.
L’acqua contiene soluti organici ed
inorganici e prende il nome di “soluzione
del suolo”.
L’aria del suolo presenta in genere
concentrazioni di anidride carbonica più
elevate di quelle contenute nell’atmosfera
e tracce di altri gas che derivano dal
metabolismo dei microrganismi.
N.B. Nella fase solida occorre distinguere una fase solida inorganica,
una fase solida organica ed una fase colloidale.
Ma ciò che più ne caratterizza l’eterogeneità e la complessità è la ricca e
diversificata presenza di organismi che ne costituiscono la biocenosi, il cui
numero di specie è largamente superiore a quello di altri ambienti adiacenti.
Il suolo rappresenta, quindi, un ambiente estremamente vario, uno tra i più
ricchi di organismi di tutta la biosfera, la cui attività dà vita ad una
straordinaria officina di trasformazioni, dalla quale dipende la vitalità e quindi il
mantenimento della vita vegetale epigea.
Dalla consapevolezza del concetto di suolo, come la complessa parte basale
degli ecosistemi terrestri, si sviluppa quindi naturalmente la considerazione
del suolo come risorsa comune, da preservare e gestire con adeguati
interventi di tutela e conservazione, ispirati al principio della sostenibilità,
come ricordato, infatti dalla “Carta Europea del suolo”.
Questo consente la vita dei vegetali, degli animali e dell’uomo sulla superficie
della Terra”, ma nel contempo è una risorsa limitata che si distrugge
facilmente”
CARTA EUROPEA DEL SUOLO
La concezione del suolo come risorsa ha suscitato da tempo la necessità di
regolamentare la sua gestione attraverso interventi nazionali ed internazionali
ispirati all’intento di coniugare le esigenze economiche con i principi di
conservazione. La Carta Europea del suolo, varata dal Consiglio d’Europa a
Strasburgo nel 1972, rappresenta un esempio concreto di tali azioni internazionali
di tutela. Molti paesi europei, come la Francia, la Germania e l’Inghilterra hanno
realizzato da tempo interessanti progetti finalizzati alla salvaguardia del suolo,
mentre in Italia si è cominciato ad affrontare queste problematiche solo da alcuni
anni: attualmente i documenti più significativi a riguardo sono rappresentati dalle
“Relazioni sullo stato dell’ambiente” elaborate dal Ministero dell’Ambiente (1997 e
2001) e dagli Enti regionali e provinciali. In essi si evidenzia come il suolo, inteso
come risorsa alla stregua dell’acqua, dell’aria, della fauna e della flora, possa
essere sottoposto ad una serie di azioni negative responsabili dei fenomeni di
degradazione più o meno rapida, causate da vari fattori come lo sviluppo
urbanistico, l’erosione, l’inquinamento e l’eccessivo sfruttamento in agricoltura.
Il suolo per le sue caratteristiche intrinseche costituisce il sistema di
autodepurazione più completo a disposizione della natura, ma una volta
contaminato rimane tale per tempi assai più lunghi rispetto all’acqua e
all’atmosfera. L’agricoltura che spesso sfrutta indiscriminatamente questa risorsa,
provocando modificazioni talmente spinte da ridurne la potenzialità produttiva, può
di contro contribuire a contrastare efficacemente i fenomeni di degradazione
naturale, se condotta secondo la logica della sostenibilità.
Carta Europea del suolo
● Il suolo è uno dei beni più preziosi dell’umanità. Consente la vita dei vegetali, degli
animali e dell’uomo sulla superficie della Terra.
● Il suolo è una risorsa limitata che si distrugge facilmente
● La società industriale usa i suoli sia a fini agricoli che a fini industriali o d’altra
natura. Qualsiasi politica di pianificazione territoriale deve essere concepita in
funzione delle proprietà dei suoli e dei bisogni della società di oggi e domani.
● Gli agricoltori e i forestali devono applicare metodi che preservino la qualità dei
suoli.
● I suoli devono essere protetti dall’erosione.
● I suoli devono essere protetti dall’inquinamento.
● Ogni agglomerato urbano deve essere organizzato in modo tale che siano ridotte al
minimo le ripercussioni sfavorevoli sulle zone circostanti.
● Nei progetti di ingegneria civile si deve tener conto di ogni loro ripercussione sui
territori circostanti e, nel costo, devono essere previsti e valutati adeguati
provvedimenti di protezione.
● E’ indispensabile l’inventario delle risorse del suolo.
● Per realizzare l’utilizzazione razionale e la conservazione dei suoli sono necessari
l’incremento della ricerca scientifica e la collaborazione interdisciplinare.
● La conservazione dei suoli deve essere oggetto di insegnamento a tutti i livelli e di
informazione pubblica sempre maggiore.
● I governi e le autorità amministrative devono pianificare e gestire razionalmente le
risorse rappresentate dal suolo.
EVOLUZIONE DEL SUOLO O PEDOGENESI
La distribuzione del suolo segue l’andamento della superficie terrestre, alternando
affioramenti di rocce alterate superficialmente, a suoli all’inizio della loro evoluzione,
a suoli maturi,
piuttosto che a suoli trasformati dalle pratiche agricole o
dall’erosione.
Il processo evolutivo è caratterizzato da una serie di trasformazioni che modificano
continuamente la struttura e la composizione del suolo, rappresentate
sostanzialmente da fenomeni di migrazione di sostanze organiche ed inorganiche, di
accumulo di alcuni materiali, e di alterazione chimico-fisica del substrato
pedogenetico. Durante questo processo quindi le rocce si frammentano sempre più
profondamente, i sali dotati di maggiore solubilità vengono asportati e spostati, la
sostanza organica si accumula in superficie e subisce il processo dell’umificazione
distribuendosi nei diversi strati; con il completamento della decomposizione si
formano infine nuovi minerali che conferiscono al suolo stesso particolari
caratteristiche.
La composizione del suolo maturo dipende pertanto da numerosi fattori
quali:
la componente minerale della roccia madre,
il clima (piovosità -200-10000 mm/anno, umidità e la temperatura – da
-50 a +50 gradi C),
il tipo di vegetazione,
la fauna insediata nel terreno,
la presenza, sia in termini qualitativi che quantitativi, dei microrganismi
della microflora,
l’intervallo di tempo trascorso dal momento della sua genesi.
l’Intervento dell’uomo
Il processo evolutivo si completa con la definizione all’interno del suolo
di un particolare e caratteristico profilo verticale; tale stato,
caratterizzato da una condizione di equilibrio dinamico stabile con
l’ambiente, definisce il suolo maturo. Esso si conserva fino a quando
non si altera l’equilibrio raggiunto dai diversi fattori pedogenetici, che
darà inizio ad un nuovo processo evolutivo, fino al raggiungimento di un
nuovo e diverso stato di equilibrio.
Generalmente un suolo è suddiviso in strati a partire dalla superficie fino ad arrivare alla
sottostante roccia inalterata. Questa roccia è chiamata roccia madre. Gli strati, definiti
orizzonti, in cui si può dividere un suolo completo, sono i seguenti:
A00
A0
A1
A2
caratterizzato dalla presenza di sostanza organica caduta sul
suolo e non ancora decomposta, la cui forma si può riconoscere a
occhio nudo; è definita lettiera;
caratterizzato dalla presenza di sostanza organica decomposta o
parzialmente decomposta, la cui forma originale non può essere
riconosciuta;
caratterizzato dalla presenza di sostanza organica umificata,
humus, mescolata alla materia minerale. L’orizzonte si presenta di
colore bruno scuro;
caratterizzato da un impoverimento nel contenuto di argilla e di
elementi minerali. Il colore può essere grigio-cenere, o rosato, o
bruno giallastro;
B
caratterizzato da accumulo di argilla, humus e minerali oppure da
una alterazione più o meno spinta del materiale roccioso che ha
originato il suolo;
C
caratterizzato da alterazione prevalentemente fisica della roccia;
R
è la roccia inalterata, sottostante al suolo.
Profilo del suolo
•Orizzonte O, ricco di materia organica non
decomposta o parzialmente decomposta;
•Orizzonte A, ricco di minerali erosi dagli
agenti atmosferici e di humus derivante da
sostanze organiche provenienti dalla
decomposizione degli organismi; presenta
elevata attività biologica e abbondanti radici;
•Orizzonte E, caratterizzato dalla presenza
di particelle minerali (silicati, ferro,
alluminio);
•Orizzonte B, presenta una minore attività
bilogica e contiene argille e ossidi di ferro e
alluminio provenienti dagli strati superiori;
•Orizzonte C, nel quale arrivano le radici
degli alberi; presenta scarsa attività
biologica;
•Orizzonte R, consistente in un letto
roccioso generalmente costituito dalla roccia
madre non disgregata.
Non sempre l’orizzonte
A,
o
eluviale,
è
riconoscibile dal B,
illuviale; se ad esempio
il suolo è giovane od
ospita un prato, questo
non succede.
I terreni vengono definiti
sottili, profondi o molto
profondi, a seconda
dell’altezza del loro
profilo, che può variare
da pochi cm a 1 metro.
Fattori di formazione del suolo
Roccia madre: i materiali possono essere più o meno facilmente alterabili.
Sono facilmente attaccati i silicati a struttura semplice, con basi alcalino
terrose, con basso rapporto Silicio/Alluminio, con molte sostituzioni isomorfe,
ricchi di legami ad idrogeno e van der Walls, poveri di legami covalenti. In
ordine crescente di resistenza abbiamo Na-O, O-H, O-Ca, Al-O, Si-O.
Minerali: composto allo stato solido, con composizione chimica ben definita,
con struttura regolare ripetuta nello spazio. I più importanti sono i Feldspati
(60%), i Pirosseni e gli Anfiboli (17%), il Quarzo (12%), le Miche (4%); sono tutti
dei silicati. I minerali non silicati rappresentano il 7%.
Distinguiamo minerali:
Primari (dalle ignee): Quarzo, Feldspati, Muscovite, Biotite, Orneblenda,
Augite, Apatite.
Secondari (di Neoformazione): Calcite, Dolomite, Gesso, Limonite, Gipsite,
Fosfati e minerali argillosi.
Rocce: insieme di più minerali (anche disordinato).
Ignee: da solidificazione del magma.
Intrusive (plutoniche), si solidificano all'interno della crosta
terrestre.
Effusive (vulcaniche), si solidificano all'esterno
Sedimentarie: da alterazione delle ignee.
Plastiche:per accumulo meccanico di materiale di neoformazione.
Chimiche: da materiale trasferito in seguito a solubilizzazione o
dispersione (stato colloidale).
Organogene: in seguito all'azione di microrganismi (calcari,
fosforiti, dolomite).
Metamorfiche: da ignee o da sedimentarie per l'azione di alte
temperature e pressioni….
Pedogenesi
La pedogenesi è la formazione del suolo.
La pedogenesi comprende 4 fasi intimamente connesse:
- Disgregazione fisico-meccanica della roccia
- Decomposizione chimica e biochimica
- Lisciviazione
- Erosione superficiale
Agenti che operano per la disgregazione fisico-meccanica del substrato
pedogenetico:
a. acqua corrente
b. Vento
c. Ghiacciai
d. alternanza gelo-disgelo
e. alternanza di alte e basse temperature
f. radici delle piante
Fattori di decomposizione chimica e biochimica del substrato
pedogenetico L'acqua, che svolge vari tipi di azioni:
-Idrolitica
- idradante
- solvente
L'ossigeno, che svolge un'azione ossidante
Gli agenti biologici
Processi di alterazione del suolo
Azioni Geologiche
Erosione: trasporto da parte dell'acqua; le particelle
più pesanti al diminuire della velocita' si depositano.
Substrati alluvionali (isogranulimetrici)
Exarazione: da parte dei ghiacciai; allo scioglimento
precipitazione caotica. Substrati morenici.
Corrosione: da parte del vento. Substrato eolico.
Gravità: scesa a valle per gravità. Substrato colluviale.
Azioni fisiche
Insolazione: le rocce hanno capacità calorica molto bassa,
escursioni termiche producono spaccature, specialmente in
rocce eterogenee.
Gelo: acqua nelle fratture, ghiacciando si espande
sminuzzando.
Capillarità: l'acqua transitando all'interno di capillari nelle rocce
provoca pressioni sulle pareti.
Azione dei Sali: qualche sale cristallizzando aumenta di
volume; ad esempio l'anidrite che diventa gesso (CaSO4 ->
CaSO4 * 2 H2O), o Corindone che diventa Noelite o Gipsite
(Al2O3 -> Al2O3 * H2O -> Al2O3 * 3 H2O), o l'ossido ferrico
(Ematite) -> monoidrato (Geotite) -> n-idrato (Limonite).
Azione delle radici: Azione fisica da agente biologico.
Azioni chimiche
Dissoluzione
Piu' solubili i Cloruri rispetto ai Solfati.
La solubilita' decrescente Na > K > Ca > Mg. Carbonati > SiO2 >
Fe2O3 > Al2O3.
Per quanto riguarda i carbonati (poco solubili) reagiscono con
l’acido carbonico prodotto dalla reazione della CO2 in acqua, per
dare
all'equilibrio
bicarbonati
molto
solubile.
Reazione d'equilibrio
Se diminuisce CO2 riprecipita carbonato; se aumenta la
temperatura aumenta diminuisce CO2 disciolta -> precipita
carbonato.
Carbonatazione
Per idrolisi delle basi formatisi reagiscono con la CO2 per dare
bicarbonati. (NaOH + CO2 -> NaHCO3).
Chelazione
formazione di legami dativi tra gruppi ossidrilici della
sostanza organica (alcolici, fenolici, carbossilici, oltre
che amminici) con doppietti elettronici liberi, e metalli di
transizione
carenti
di
questi
doppietti.
I complessi formati possono risultare solubili e mettere
a disposizione della pianta composti insolubili.
Reazioni redox
L'O2 atmosferico e disciolto ossida elementi allo stato
ridotto (Fe ferroso e Manganese cambiandone il
comportamento)
Idrolisi
Idrolisi acida: sale di acido forte con base debole
(AlCl3 + 3 H20 -> Al(OH)3 + 3 Cl- + 3 H+)
Idrolisi alcalina: sale di acido debole con base forte
(CH3COONa + H2O -> CH3COOH + Na+ + OH-).
In ogni caso anche le basi o gli acidi deboli dissociano
ma in misura estremamente inferiore rispetto l'acido o
la base forte.
I minerali del terreno presentano generalmente idrolisi
alcalina.
Terreno agrario
Risultato dalla domesticazione del
terreno naturale a seguito di
interventi antropici che ne hanno
modificato la stratigrafia e la fertilità.
Pedogenesi
Parte dal terreno naturale, originatosi per
trasformazione della roccia madre per
mezzo di fattori pedogenetici naturali
Azioni fisico-meccaniche
Azioni chimiche
Azioni biologiche
Azione antropica
L’uomo ha modificato con
continue
lavorazioni,
concimazioni, irrigazioni
l’originario
substrato
trasformandolo in terreno
agrario.
I suoi continui interventi
hanno,
in
primis,
modificato la fertilità del
suolo, creando condizioni
migliori per la crescita
delle piante coltivate.
Il risultato dell’intervento dell’uomo sulla genesi del terreno
appare ben chiara dall’analisi stratigrafica dei due tipi di
suolo.
Terreno agricolo
Terreno naturale
Tessitura
Per definire meglio il termine tessitura conviene introdurre innanzitutto la
definizione di granulometria.
Per granulometria di un suolo si intende la distribuzione delle singole
particelle minerali.
Per convenzione internazionale, l’indagine granulometrica si effettua
separando le particelle in base al loro diametro.
La frazione di diametro superiore ai 2 mm costituisce lo “scheletro”, mentre
quella di diametro inferiore ai 2 mm viene denominata “terra fine”.
In base al diametro delle sue particelle la terra fine viene classificata in
ciascuna delle seguenti componenti:
 sabbia (diametro delle particelle comprese tra 2 mm e 0,05 mm);
 limo (diametro delle particelle comprese tra 0,05 mm e 0,002 mm);
 argilla (diametro delle particelle inferiori a 0,002 mm).
Dal valore percentuale delle diverse frazioni si definisce la tessitura di un
suolo.
I tre grandi gruppi di classi di tessitura riconosciuti sono a loro volta
suddivisi in classi al loro interno:
1. Gruppo delle classi sabbiose - In questo gruppo ci sono i suoli in cui
la frazione sabbiosa è superiore al 70% del totale, e l’argilla inferiore al 15%
; esso comprende due specifiche classi: “sabbioso franco” e “sabbioso”.
2.
Gruppo delle classi argillose - Per essere definito “argilloso” un
suolo deve contenere più del 40% di argilla; i nomi delle tre classi sono:
“argilloso”, “limoso argilloso” e “sabbioso argilloso”; le ultime due classi
possono contenere rispettivamente più limo o sabbia che argilla, ma
quest’ultima condiziona tuttavia in modo determinante le proprietà
tessiturali.
3.
Gruppo delle classi franche - E’ il gruppo che contiene il maggior
numero di suddivisioni. Idealmente un suolo franco è dato dalla
mescolanza, equilibrata, di sabbia, limo e argilla; conseguentemente, anche
le proprietà che condizionano l’uso del suolo, ad esempio la pesantezza o
la leggerezza, sono presenti in proporzioni equilibrate.
La maggior parte dei suoli di interesse agricolo sono in
qualche modo “franchi”, e c’è una classe tessiturale
denominata, appunto, “franca”, che sta in una posizione
intermedia fra le tre componenti granulometriche sabbia,
limo ed argilla.
Tuttavia, sovente, una debole prevalenza di una delle tre
frazioni richiede l’uso di aggettivi che meglio completano e
definiscono la classificazione tessiturale.
Così, un suolo franco dove domina la sabbia viene
chiamato “franco sabbioso”; allo stesso modo possiamo
avere un suolo “franco limoso”, “franco limoso argilloso”,
“franco sabbioso argilloso”, “franco argilloso”. Anche la
classe
“limosa”,
dominata
dal
limo,
viene
convenzionalmente inserita fra il gruppo delle classi
franche.
Scheletro
Lo scheletro è costituito da elementi minerali di notevoli dimensioni e di
diversa composizione mineralogica, rocce autoctone ancora integre che solo
con il passare degli anni, molto più spesso dei secoli, a seguito di
disgregazione, diventeranno parte integrante di quello che si definisce terreno
agricolo.
Tale scheletro, pur avendo nulla o scarsissima influenza sulla reazione del
terreno o sul livello di fertilità minerale, può influire sulla fertilità agronomica
del terreno.
L'eccesso di scheletro, infatti, rende eccessivamente drenati i terreni per cui si
riduce la capacità idrica di stoccaggio. Tali terreni devono pertanto essere
assoggettati a turni irrigui frequenti ed a volumi ridotti di acqua.
Piogge ed irrigazioni tendono a trascinare terra fine negli strati profondi e,
quindi, si riduce progressivamente lo strato fertile superficiale in cui devono
vivere le radici delle piante per soddisfare il loro fabbisogno nutritivo ed idrico.
Inoltre è nota la difficoltà che lo scheletro determina alle operazioni
meccaniche.
Talora lo scheletro è costituito da rocce calcaree. In questo caso, con il
tempo, il calcare si deposita, compattandosi, nel sottosuolo formando una
stratificazione impermeabile che può rendere il terreno non più coltivabile,
quali i tipici crostoni calcarei del Mezzogiorno.
Sabbia
Sabbie grossolane con diametro superiore a 2 mm sono considerate
«scheletro», mentre quelle con diametro inferiore a 2 mm fanno parte della
frazione «terra fine» sulla quale viene eseguito il test di fertilità fisicochimica del terreno.I granuli sabbiosi, proprio per la loro relativa grandezza,
presentano una superficie di gran lunga meno estesa delle particelle di limo
e di argilla.
Di norma le sabbie hanno una scarsa partecipazione diretta ai fenomeni
chimici e fisici che si verificano nel terreno. Proprio in virtù della loro relativa
grandezza dimensionale, le sabbie quando sono in quantità elevata,
determinano mutamenti della fertilità agronomica del terreno agrario. Infatti,
favorendo la formazione di ampi spazi nel suolo (macropori), aumentano la
circolazione dell'aria e, quindi, l'ossidazione dell'ambiente. Ciò determina,
se con tale situazione coincide buona temperatura e discreta dotazione
idrica, una rapida mineralizzazione della sostanza organica, tanto che i
terreni sabbiosi sono sempre poveri di tale importante componente. La
rapidità con la quale i terreni sabbiosi «bruciano» la sostanza organica
rende opportuna l'utilizzazione di ammendanti organici a relativamente
elevato rapporto C/N (maggiore di 30).
Come avviene nel caso di terreno ricco di scheletro, la sabbia in eccesso
favorisce il dilavamento degli elementi nutritivi mobili (azoto) ma anche di
quelli poco mobili (potassio, fosforo, magnesio) mentre, per il fenomeno
della forte ossigenazione, molto spesso i microelementi (soprattutto ferro,
manganese, rame e zinco) vengono ossidati a valenza elevata e quindi
resi non più disponibili per le piante.
In terreni sabbiosi è d'obbligo effettuare concimazioni frazionate spesso
integrate da concimazioni fogliari.
La capacità globale di trattenuta di acqua dei terreni sabbiosi è scarsa,
perché l'acqua è soggetta all'azione gravitazionale, e quindi è molto
bassa la sua capacità idrica di campo.
L'eccesso di sabbia comporta sempre un'incoerenza del terreno che può
essere mitigata con l'aggiunta di sostanza organica.
A fronte di questa negatività i terreni sabbiosi sono leggeri alle lavorazioni
meccaniche e sono di rapido riscaldamento tanto da essere i migliori per
le coltivazioni precoci anche se ciò, salvo attenzioni particolari, spesso va
a scapito della quantità prodotta. Quando la composizione percentuale in
sabbia è armonica con gli altri due componenti della terra fine (limo e
argilla), la sabbia riduce le negatività degli altri due e viceversa.
Limo
Le particelle di limo, di grandezza inferiore a quella della sabbia fine e
superiore a quella dell'argilla, assumono un comportamento chimicofisico e meccanico intermedio tra quello delle sabbie e delle argille.
Un contenuto normale di limo (15-30%) rende soffice il terreno alla
penetrazione delle radici, ma quando tale contenuto si innalza troppo,
soprattutto se ciò coincide con un elevato tenore di argilla, si
verificano notevoli inconvenienti in quanto, per trascinamento
meccanico determinato dalle piogge o dalle irrigazioni, il limo tende a
chiudere, intasandoli, i meati formati dalle particelle glomerulari
dell'argilla. In tale situazione si viene a ridurre l'ossigenazione del
terreno e la sua permeabilità all'acqua: come conseguenza si ha un
terreno asfittico, come si verifica nei terreni risicoli caratterizzati da
alto contenuto in limo.
Argilla
Per la sua elevata superficie micellare, essa assume la configurazione di
un colloide non solubile in acqua, ma che in questa si sospende ed in
essa si dissocia come un elettrolita, immettendo in soluzione ioni acidi
d'idrogeno (H+). Avvenuta tale dissociazione l'argilla colloidale si trova
ricoperta, nel suo reticolo interno e sulla sua estesa superficie esterna, da
cariche elettriche negative. Se nella soluzione circolante del terreno si
trovano cationi liberi, per esempio potassio e calcio, caricati
positivamente, essi vanno a prendere il posto dello ione idrogeno che si
era liberato: si forma, quindi, una argilla calcio-potassica.
Questi elementi nutritivi, legati elettricamente, vengono trattenuti dalla
argilla per cui non è possibile il loro lisciviamento ad opera delle piogge e
delle irrigazioni. Essi costituiscono la fertilità potenziale del terreno che
verrà ceduta nel tempo quando un altro catione presente in eccesso nella
soluzione nutritiva, per fenomeno di doppio scambio, andrà a prendere il
loro posto nell'argilla.
L’argilla è senza dubbio il più importante elemento minerale del terreno.
Sabbia fine
Sabbia grossa
Limo
Argilla
Minerali argillosi
Tipi di Silicati
•Nesosilicati; Sorosilicati; Inosilicati; Tectosilicati.
•Fillosilicati: Si/O 1:2,5. Nei minerali argillosi strati tetraedrici di silicio si
alternano a strati diottaedrici di Alluminio (Al2(OH)6: Gibbsite) e strati
triottaedrici di Magnesio (Mg3(OH)6: Brucite).
• tipo 1:1
Caolinite: Al2Si5O5(OH)4. Legami idrogeno tra i due strati, distanza basale 7,2 A
fissa. Superficie 10-20 m2/g; Al/Si 1:1 quindi praticamente nulle le sostituzioni
isomorfe.
• tipo 2:1
Montmorillonite: dimensioni piccolissime, sostituzioni isomorfe a livello tedraedrico
e ottaedrico (specialmente Mg2+ su Al3+), cariche negative saturate da Na+, superficie
600- 800 m2/g, a causa della bassa carica di strato (di solito vicino a 1), distanza
basale 9.6-18 A (maggiore se completamente idratata).
Vermiculite: da profonde alterazioni delle miche; sostituzioni di Si4+ con Al3+ e di Al3+
con Mg2+ o Fe2+. Le cariche neutralizzate da Mg(H20)62+ (120-150 meq/100g), a
causa dell'elevata carica di strato poco dilatabili (10-15 A), superficie di 600-800
m2/g. se saturata da K+ o NH4+, non più' dilatabile (diventa illite).
• tipo 2:1:1
Clorite: la struttura a sandwich accompagnata nell'interstrato da foglio ottaedrico
come parte integrante; riduce la dilatabilita' (14 A), la carica di neutralizzazione (1040 m.e. ioni/100g), e la superficie (70-150 m2/g)
Comportamento dell’argilla nel suolo
Cessione di elementi fertilizzanti
legati ad un'argilla
Fertilizzanti
Qualsiasi materiale che contribuisce al nutrimento delle piante e/o al
miglioramento della fertilita' del terreno agrario (incluse proprietà
chimico-fisiche e fisico-meccaniche).
Distinguiamo:
Ammendanti
Condizionatori ( riescono a flocculare colloidi argilllosi migliorando lo
stato
di
aggregazione
e
degli
equilibri
ionici)
Correttivi
Concimi
Tessitura
Costituisce la quantità dei componenti del suolo distinti per classi dimensionali
Sabbia grossa 2.0 - 0.2 mm
1
Sabbia fine
0.2 - 0.02 mm
Limo
0.02 - 0.002 mm
Argilla
<0.002mm=2micron
Lo studio della tessitura di un terreno è importante poiché a tali gruppi
dimensionali sono correlate caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche ben
precise tanto che, a seconda della loro presenza percentuale, può essere molto
diversa la fertilità di un terreno.
La metodologia di analisi si basa sulla differente velocità di sedimentazione
delle particelle all'interno di un fluido (legge diStokes).
L'apparecchio comunemente utilizzato per la determinazione della tessitura
prende il nome di levigatore di Eisenwein.
Sulla base della tessitura possono essere calcolate alcune costanti idrologiche.
http ://www. bsyse. wsu. edu/saxton/soi I wotcr/sollwat<r_ft. htm!
SOSTANZA ORGANICA E HUMUS
La sostanza organica costituisce la frazione più
complessa del suolo, formata da composti derivati
prevalentemente dalla demolizione di materiale
vivente, soprattutto di origine vegetale, ma anche
animale, che viene a trovarsi nel terreno. Tali
residui sono sottoposti ad una continua
trasformazione, più o meno rapida, dovuta alla
attività di organismi della pedofauna e della
microflora che dà origine, da una parte, a composti
minerali semplici (processo di mineralizzazione) e,
dall’altra, a sostanze colloidali organiche che
costituiscono l’humus (processo di umificazione).
L’humus si presenta come quella parte di sostanza
organica pedologicamente omogenea e di colore
bruno, più o meno intenso, formata da acidi umici
(colloidi organici elettronegativi); questi composti si
legano ai complessi argillosi formando i composti
argillo-umici fortemente igroscopici.
Anche l’humus subisce a sua volta un processo di
mineralizzazione, ovvero viene anch’esso demolito in
sostanze minerali, tuttavia tale processo avviene molto più
lentamente che a partire dalla sostanza organica fresca, per
cui l’humus costituisce una riserva di nutrienti.
In base al contenuto di humus i terreni vengono così
classificati:
- umiferi, con più del 10% di humus;
- ricchi di humus, con una quantità compresa dal 5 al 10%;
- sufficientemente dotati, con un livello dal 3 al 5%;
- mediocremente dotati, con un tenore dal 2 al 3%;
- poveri di humus, con una quantità di humus inferiore al 2%.
L’accumulo di humus è influenzato da diversi fattori come il
pH, la temperatura, l’umidità e la disponibilità di ossigeno.
Oltre agli acidi umici, che possono essere
considerati i composti organici caratteristici del
suolo, le altre sostanze organiche in esso presenti
sono
rappresentate
da
enzimi,
liberati
essenzialmente
da microrganismi,
fitotossine
prodotte dalla demolizione delle foglie, antibiotici di
origine microbica, feromoni che costituiscono segnali
chimici utilizzati per la comunicazione intraspecifica,
come ad esempio per il riconoscimento dei sessi, ed
infine la geosmina, responsabile “dell’odor di terra”,
anch’essa di origine microbica.
La presenza di humus, e in generale di sostanza organica, migliora
sensibilmente la qualità del suolo, producendo i seguenti effetti:
1)
-
modificazioni fisiche
migliora la struttura e la porosità del terreno,
aumenta la capacità idrica dei terreni sabbiosi,
favorisce la permeabilità dei terreni argillosi,
aumenta la temperatura del suolo;
2)
modificazioni chimiche
aumenta la resistenza al dilavamento dei nutrienti e altri elementi
che influenzano la fertilità,
favorisce l’assimilazione dei nutrienti da parte dei vegetali,
diminuisce il pH (potere acidificante) e aumenta il potere tampone;
3)
-
modificazioni biologiche
aumenta lo sviluppo delle radici e quindi la crescita dei vegetali,
favorisce l’attività enzimatica e la crescita dei microrganismi.
La sostanza organica del suolo
La sostanza organica del suolo si compone di tre frazioni: residui animali e vegetali,
humus, biomassa.
Principali composti della sostanza organica:
•Carboidrati
•Proteine
•Lipidi
•Lignina
L'umificazione
I processi che nel suolo provocano la trasformazione chimica dei composti organici
originari sono processi di mineralizzazione o eremacausi (ossidazione o combustione
estrema) e umificazione, in cui sostanze sia originarie che di neo-formazione
condensano e polimerizzano per dare complessi molecolari scuri caratterizzati da
stabilità chimica o biochimica e gruppi funzionali. Estrazione delle molecole umiche
Le soluzioni acquose di basi forti, come NaOH sono le più efficaci arrivando a
solubilizzare, dopo ripetute estrazioni, i due terzi delle molecole umiche presenti nel
terreno. Trattando l'estratto alcalino con HCI concentrato fino a raggiungere un valore di
pH di 1 si ottiene la precipitazione della frazione a più alto peso molecolare, gli acidi
umici. La frazione di sostanza organica che rimane solubile in ambiente acido
rappresenta gli acidi fuivici ed è composta da molecole umiche a più basso peso
molecolare. Infine la sostanza organica non estratta dalla soluzione alcalina rappresenta
la frazione più umificata e più fortemente legata alle componenti minerali del suolo e
viene chiamata umina.
Le funzioni della sostanza organica nel terreno
La fertilità agronomica del terreno, cioè la sua capacità di
sostenere produzioni vegetali di quantità soddisfacenti e
soprattutto costanti nel tempo, dipende da una molteplicità di
fattori fisici, chimici e microbiologici.
Un
ruolo
fondamentale
nella
regolazione
e
nell'armonizzazione di questi fattori viene svolto dalla
sostanza organica presente nel suolo e in particolare dalla
sua forma più preziosa e stabile, l'humus.
La sostanza organica del terreno ha infatti una profonda
influenza su tutti gli aspetti della vita degli organismi (piante,
batteri, funghi, e molti altri) che vivono nel suolo.
Ha un ruolo determinante nella formazione della struttura
fisica del terreno in quanto l'humus contribuisce ad
aggregare le particelle minerali, favorendo l'equilibrio fra le
componenti del suolo: aria, acqua e parti solide.
Nella pratica agricola, una presenza significativa di sostanza
organica nel terreno corrisponderà ad una migliore
lavorabilità; consentirà tempi di intervento più ampi e
migliori, condizioni di abitabilità per le colture; permetterà un
notevole immagazzinamento di acqua che sarà disponibile
per le piante al momento opportuno; diminuirà l'erosione, il
compattamento e la formazione di crosta e di crepe.
Molteplici e importantissime sono le azioni della sostanza
organica sulla disponibilità degli elementi nutritivi per le
piante.
Le molecole organiche hanno una forte tendenza ad
assorbire elementi nutritivi solubili (come il potassio e
l'azoto) per renderli poi disponibili alle radici al momento
opportuno. In questo modo si limitano le perdite di elementi
dal terreno per lisciviazione durante i periodi piovosi.
Nello stesso tempo l'attività metabolica dei
microrganismi che vivono sulla sostanza organica
riesce a solubilizzare sostanze nutritive poco
assimilabili come il fosforo e gli importantissimi
microelementi, rendendoli così disponibili per le
piante.
Questi microrganismi producono anche sostanze
ormonosimili che hanno effetti biostimolanti per le
attività vegetali di germinazione, radicazione e
accrescimento.
Infine i terreni ben dotati di sostanza organica hanno
una microflora e una microfauna attive e ben
equilibrate in grado di contrastare lo sviluppo di
organismi patogeni radicali.
Gran
parte degli organismi che si
trovano nel suolo, sia molti invertebrati
della pedofauna, che gli organismi della
microflora, svolgono un ruolo ecologico
fondamentale nella demolizione della
sostanza organica di origine vegetale e
animale.
Attraverso lo svolgimento di tale
indispensabile funzione trofica essi
chiudono i cicli della materia di molti
elementi,
assicurando
così
il
mantenimento delle caratteristiche del
suolo, in particolare in relazione alla sua
fertilità.
Grazie a molti componenti della sua
biocenosi, si svolgono all’interno del
suolo numerosi processi indispensabili per
la nutrizione delle piante che, in qualità di
organismi autotrofi, sono incapaci di
utilizzare sostanze organiche preformate,
richiedendo invece per la crescita e il
mantenimento sostanze minerali che
assorbono in soluzione dal terreno.
Tali sostanze sono appunto il risultato
finale dei processi di decomposizione della
sostanza organica, che si accumula sulla
superficie del terreno, andando a costituire
la cosiddetta lettiera; tali processi si
compiono mediante numerose reazioni
chimiche svolte principalmente da Funghi
e Batteri, che operano secondo precise
successioni.
A seconda del grado di demolizione chimica
raggiunto, la decomposizione può portare alla
formazione dell’humus, mediante il processo
dell’humificazione, o procedere ulteriormente
in una successiva fase di demolizione
completa
delle
sostanze
contenute
nell’humus, attraverso la mineralizzazione.
Sia l’humificazione che la mineralizzazione
sono
profondamente
influenzate
dalla
composizione della biocenosi del suolo, così
come dalle condizioni di alcuni parametri fisici,
quali la temperatura, l’umidità e l’aerazione del
terreno.
La decomposizione è generalmente preceduta
da un’ulteriore processo, denominato di
predecomposizione, operato da organismi
animali, che consiste nella frammentazione
della sostanza organica, allo scopo di favorire
la degradazione chimica svolta dalla
microflora, provocando infatti un sensibile
aumento della superficie della lettiera.
Umificazione
In una fase dei cicli biogeochimici, detta humificazione, si ha la
trasformazione dei principali costituenti chimici che formano le spoglie degli
organismi (foglie, rami, carogne, escrementi,..), cioè dei carboidrati, della
lignina, delle proteine e dei grassi, in composti azotati di composizione
molto complessa ai quali nel loro insieme viene dato il nome di humus.
La formazione di humus avviene inizialmente mediante l’idrolisi e
l’ossidazione delle sostanze chimiche prima elencate e successivamente
mediante la ciclizzazione e la polimerizzazione delle sostanze intermedie
prodotte dalle precedenti demolizioni.
Una parte delle sostanze di base subisce però un’azione più drastica: esse
vengono degradate a molecole semplici con basso contenuto energetico
(H2O, NH3, CO2, …). L’energia liberata da questa degradazione viene
utilizzata per le sintesi chimiche ricordate sopra (ciclizzazione,
polimerizzazione).
In un’altra fase dei cicli biogeochimici, conosciuta con il termine di
deumificazione, l’humus subisce massicci processi demolitivi che lo portano
alla completa mineralizzazione (nitrificazione, ammonificazione, liberazione
di CO2).
Mineralizzazione
E’ il processo attraverso il quale i composti organici complessi
vengono convertiti dai microrganismi in composti inorganici
semplici come ad esempio ammoniaca e nitrati.
Nel caso dei composti azotati la loro degradazione completa
comprende due fasi :
1. ammonificazione. Formazione
di
ammoniaca
per
via
microbica dall’humus;
2. nitrificazione. Formazione di
nitrati, attraverso la forma
nitrosa.
Ammonificazione
I prodotti di escrezione degli animali e i tessuti morti finiti nel suolo
subiscono un processo di degradazione dell’azoto organico ad opera di
numerosi
microrganismi;
attraverso
questo
processo,
detto
ammonificazione, l’azoto organico momentaneamente immobilizzato nella
materia vivente rientra in ciclo.
La degradazione delle proteine porta alla formazione di ammoniaca e ha
inizio con la scissione delle proteine in aminoacidi da parte degli enzimi
proteolitici (proteasi e peptidasi) emessi dai microrganismi decompositori.
Questa è la sequenza delle reazioni della proteolisi, o idrolisi enzimatica
delle proteine:
proteasi
PROTEINE
------------------->
peptidasi
PEPTIDI
------------------->
AMINOACIDI
Gli aminoacidi formati con la proteolisi subiscono a loro volta
una degradazione microbica detta di deaminazione
ossidativa, che consiste in una rimozione del gruppo amminico
( NH2).
Il prodotto finale è l’ammoniaca, mentre gli atomi di carbonio
vengono convertiti in glucosio o immessi nel ciclo di Krebs.
L’ammoniaca è un composto volatile e può abbandonare il
suolo, ma se viene solubilizzata dà origine allo ione ammonio
(NH4+).
Il ciclo dell’azoto continua: lo ione ammonio, infatti, può essere
utilizzato direttamente sia dalle piante sia dai microrganismi,
oppure può essere sottoposto a nitrificazione ed essere
trasformato in nitrato, un’altra forma di azoto assimilabile dalle
piante.
Nitrificazione
E’ un processo che viene svolto da alcuni batteri
chemioautotrofi che vivono nel terreno e che si procurano
energia ossidando i composti dell’azoto: per questo motivo
sono chiamati chemiosintetici.
Il processo avviene in due tappe:
1.
ossidazione da ammoniaca a nitrito ad opera dei batteri
appartenenti ai generi Nitrosomonas e Nitrosococcus:
2 NH3 + 3 O2 -> 2 HNO2 + 2 H2O
2. ossidazione da nitrito a nitrato ad opera di Nitrobacter:
HNO2 + ½ O2 -> HNO3
I nitriti possono essere assorbiti dalle piante oppure possono essere utilizzati
da numerose specie di batteri eterotrofi (Pseudomonas, Paracoccus,
Bacillus) che utilizzano un processo respiratorio anaerobio che prevede il
nitrato come accettore finale di elettroni invece dell’ossigeno.
Le condizioni generali che favoriscono le reazioni descritte sono:
-
disponibilità di ossigeno
temperature moderate (optimum a 25-30 °C, con il minimo a 4-5 °C)
strutturadel terreno medio-fine
pH neutro
La dimostrazione che siano microrganismi a svolgere questa complessa e
composta reazione è data dal fatto che se si aggiunge un antibiotico il
processo viene bloccato.
L’azoto è il costituente fondamentale
dei tessuti animali e vegetali, in cui si
trova sotto forma di aminoacidi,
proteine, acidi nucleici. L’atmosfera
contiene il 78% di azoto, presente in
forma molecolare (N2).
Questo elemento giunge a terra
durante i temporali, con le emissioni
vulcaniche e con i depositi delle
deiezioni degli uccelli marini.
Gli esseri viventi possono utilizzarlo
solo se viene fissato, cioè legato in
un composto chimico.
L’azoto, gas inerte, può essere sfruttato come tale solo da pochi
microrganismi che sono in grado di trasformarlo. Piccole quantità di
azoto atmosferico possono venire fissate attraverso l’azione di
radiazioni cosmiche e scariche elettriche (fulmini) che forniscono
all’azoto l’energia necessaria per reagire con l’ossigeno e l’idrogeno
dell’acqua, ma la più importante fonte di azoto che viene fissata
direttamente dall’atmosfera è rappresentata dai batteri del suolo che
vivono in simbiosi con le radici delle piante (leguminose).
In sintesi il ciclo dell’azoto è così riassumibile:
dall’atmosfera l’azoto “entra” nei microrganismi, che lo
fissano e lo rilasciano nel terreno dove viene utilizzato dalle
piante e quindi dagli animali.
La decomposizione dei residui organici alla morte di
piante e animali restituisce al terreno l’azoto fissato ed
entrato a far parte degli organismi viventi, che può rientrare
nel ciclo oppure decomporsi nell’atmosfera come azoto
gassoso.
Nel ciclo dell’azoto si succedono reazioni diverse.
Fissazione:
l’azoto
atmosferico
è
fissato
dai
(Azotobacteriaceae)con una reazione che richiede energia
2N + 3H2O ->2NH3
batteri
fissatori
Ammonificazine: indica la trasformazione dell’azoto dei composti organici
(aminoacidi, proteine) ad ammoniaca o ione ammonio (NH4): questa reazione
viene effettuata da batteri saprofiti decompositori, che ossidano gli aminoacidi di
piante e animali in decomposizione
AMINOACIDI -> CO2 + H2O + NH3
Nitrificazione: è l’ossidazione di NH4+ a nitrito (NO2-) e del nitrito a nitrato
(NO3-).
I nitrati possono rientrare nel ciclo come nutrimento per le piante, oppure subire
la denitrificazione.
Denitrificazione: è la reazione inversa rispetto alla precedente.
Nitriti e Nitrati vengono ridotti ad azoto gassoso che viene restituito
all’atmosfera.
Anche le attività industriali con la produzione di fertilizzanti azotati sono entrate
artificialmente nel ciclo naturale dell’azoto.
POROSITA’
La porosità di un suolo è determinata dall’insieme degli
spazi vuoti in esso presenti, è quindi strettamente
collegata alla tessitura e, in particolare, alla struttura,
ovvero quelle caratteristiche del suolo che ne
determinano le dimensioni delle lacune in cui l’aria e
l’acqua possono circolare o stazionare. Si tratta
pertanto di un parametro che influenza la vita degli
organismi, sia animali che vegetali. I valori della
porosità, in relazione alla struttura, variano da un
minimo del 30% nei terreni argillosi e compatti, ad un
massimo del 75% nei terreni ricchi di humus.
ACQUA
L’acqua
del
suolo
proviene
principalmente dalle precipitazioni:
ovvero dalla pioggia, dalla neve, così
come dalla rugiada e dalla brina.
Possono esserci apporti anche da
parte della sottostante falda freatica o,
lateralmente, da corpi idrici.
Tuttavia il suolo è naturalmente
soggetto a perdite d’acqua dovute
all’evaporazione (10%), al deflusso
causato dal ruscellamento (15%) e
alla percolazione (25%).
Nel terreno l’acqua è presente in diverse forme:
♦ acqua gravitazionale o di percolazione, che riempie i macropori del
terreno, cavità di grandi o medie dimensioni, tende a portarsi verso il basso
per azione della gravità; tale frazione è disponibile per gli organismi della
pedofauna, tanto da costituire per alcuni di essi un particolare
microambiente;
♦
acqua capillare,che si trova nei micropori, cioè le cavità con diametro
inferiore agli 8 micron, trattenuta contro la forza di gravità e direttamente
utilizzabile dalle piante;
♦
acqua igroscopica, che avvolge le particelle di suolo formando pellicole
molto sottili, trattenuta con una forza tale da non essere utilizzabile dalle
piante. Tale frazione varia da un suolo all’altro: ad esempio un suolo
sabbioso può contenere una percentuale di acqua igroscopica inferiore
all’1%, mentre in un terreno argilloso tale percentuale può superare il 23%;
♦
acqua di costituzione e di cristallizzazione, legata chimicamente e
quindi praticamente inutilizzabile dagli organismi, essendo necessaria una
trasformazione, spesso irreversibile, delle sostanze che la contengono.
Per quanto riguarda le piante esse utilizzano per le loro necessità l’acqua
gravitazionale e quella capillare, mentre non sono in grado di utilizzare l’acqua
igroscopica; pertanto l’acqua disponibile per le piante è solo una frazione
modesta di quella contenuta nel terreno, pari a valori percentuali che vanno dal
3-4% al 12-15%.
Le esigenze di acqua degli animali del suolo, variabili da una specie all’altra,
differiscono da quelli delle piante, essendo essi in grado di spostarsi per
raggiungere l’acqua, pertanto le variazioni di umidità relativa del suolo sono tra
le cause degli spostamenti della pedofauna.
La quantità di acqua che un suolo può trattenere dopo l’asciugamento è
denominata capacità idrica di ritenuta, tale parametro è influenzato da vari
fattori tra cui la tessitura del suolo. Si definisce invece punto di appassimento
la condizione nella quale l’acqua del suolo è trattenuta ad una pressione
maggiore di quella sviluppata dalle radici delle piante. Quando in un terreno
l’acqua si trova solo nei pori inferiori a 0,2 micron, le piante appassiscono
definitivamente, a causa del valore di pressione che si raggiunge in tali pori,
tale da impedire il prelievo di acqua da parte delle piante.
Il punto di appassimento assume valori variabili a seconda del tipo di terreno,
esso inoltre è influenzato dalla porosità e dalla quantità di sostanza organica.
PERMEABILITA’
La permeabilità del suolo rappresenta la sua capacità di lasciarsi
attraversare dall’acqua; la sua determinazione
si basa sulla
misurazione della velocità di infiltrazione dell’acqua gravitazionale,
essa indica infatti il volume di acqua che defluisce nell’unità di tempo
da un volume noto di terreno. Il suo valore, compreso tra 5 mm/ora e
120 mm/ora, è tanto più elevato quanto maggiore è il volume degli
spazi vuoti, pertanto dipende dalla tessitura, dalla struttura e
naturalmente dalla porosità del terreno. Un ruolo antagonista hanno la
frazione argillosa e quella sabbiosa: in un suolo argilloso l’acqua si
sposta con lentezza, mentre la sabbia favorisce un rapido scorrimento
del liquido.
La permeabilità influenza lo sviluppo dei vegetali: se la permeabilità di
un terreno è troppo alta l’acqua non viene trattenuta e quindi le piante
non riescono a soddisfare il loro fabbisogno idrico, inoltre un’elevata
permeabilità può favorire il dilavamento dei nutrienti solubili nell’acqua,
determinando così un impoverimento del terreno. La conoscenza del
valore di permeabilità risulta molto utile allo scopo di orientare le
pratiche di irrigazione.
TEMPERATURA
Il suolo viene riscaldato dalle radiazioni solari, pertanto la sua
temperaturadipende dalla latitudine, dalla quota e dall’esposizione del luogo in cui
si trova. Anche altri fattori quali il colore, l’umidità e il grado di copertura vegetale
contribuiscono a determinarne la temperatura: un suolo più scuro assorbe
maggiormente la radiazione luminosa e si riscalda più rapidamente di un suolo
chiaro, ma si raffredda più velocemente durante la notte; una copertura vegetale
più abbondante e densa tende, invece, a proteggere sia dal riscaldamento diurno
che dal raffreddamento notturno. A causa dell’elevato calore specifico dell’acqua,
un terreno umido si riscalda e si raffredda più lentamente di un terreno asciutto. La
temperatura del suolo è influenzata anche dalle reazioni di decomposizione delle
sostanze organiche che, essendo esotermiche, provocano un riscaldamento del
terreno, facilmente apprezzabile nelle serre, a causa della ridotta dispersione
termica.
La conoscenza dell’andamento delle variazioni quotidiane e stagionali
della temperatura del suolo (profilo termico) è particolarmente interessante in
quanto, influenzando la distribuzione della pedofauna permette di comprendere i
motivi di una sua eventuale migrazione, cosi’ come di interpretarne alcuni
adattamenti morfologici caratteristici in relazione alla profondità. Infine, la
temperatura influenza sia l’attività degli organismi decompositori, e pertanto la
composizione minerale stessa del suolo, che i tempi di germinazione dei semi.
pH
Il pH è un indice che esprime il grado di acidità di una soluzione; dal punto di vista
chimico è un parametro legato alla concentrazione di ioni H+. I valori che il pH può
assumere sono compresi in una scala che va da 0 a 14 : determinare il pH di una
soluzione significa quindi valutare se la stessa è acida (pH da 0 a 7), neutra (pH
uguale a 7), basica o alcalina (pH da 8 a 14).
Le soluzioni acide si possono facilmente riconoscere e distinguere da quelle basiche
utilizzando gli indicatori colorimetrici, che hanno la proprietà di colorarsi in modo
caratteristico quando vengono a contatto con una soluzione acida o basica. Esistono
inoltre indicatori (ad esempio le cartine all’indicatore universale) capaci di assumere
tonalità di colore differenti a seconda del diverso grado di acidità di una
soluzione, corrispondenti quindi a determinati valori di pH.
La misura del pH del suolo ha grande importanza, infatti la maggior parte delle piante
tollera un intervallo ristretto di valori, solitamente quelli centrali, gli ambienti troppo
acidi o troppo basici esercitano invece un’azione tossica più o meno marcata. Ogni
specie vegetale presenta dunque un suo pH ottimale di crescita: le piante che
preferiscono i terreni acidi sono dette acidofile (felce, rododendro, pino, ginepro,..)
mentre vengono denominate basofile quelle che prediligono un ambiente basico
(ginestra, cactacee,…).
La conoscenza del pH del suolo può essere quindi utile a stabilire se vi
siano le condizioni favorevoli alla crescita di determinate specie vegetali,
ma al tempo stesso consente la scelta di adeguati concimi e di eventuali
correttivi.
In genere il pH del suolo varia da un minimo di 5,5 ad un massimo di
8,5; in ogni caso sulla base di questo valore i suoli possono essere cosi’
suddivisi:
pH
TIPO DI SUOLO
3 / 4,5 Fortemente acido
4,6 / 5,5
Acido
5,6 / 6,5
Subacido
6,6 / 7,5
Neutro
7,6 / 8,5
Subalcalino
8,6 / 9,5
Alcalino
9,6 / 10,5
Fortemente alcalino
Di solito i suoli sabbiosi e quelli ricchi di
humus sono acidi, mentre quelli calcarei
hanno reazione alcalina. L’acidità del
terreno
aumenta
con
la
mineralizzazione spinta della sostanza
organica, così come con l’eccessivo
dilavamento provocato dalle piogge. I
terreni acidi sono in genere poveri di
elementi nutritivi, in essi inoltre sono
sfavorite la crescita della flora batterica
e i processi di trasformazione della
sostanza organica.
Terreno acido
E' un terreno ricco di ioni H+
derivanti dalla dissociazione di H2O
o da idrolisi;
contiene questi ioni su scambiatori
cationici
o
in
acidi
liberi
(deboli o forti).
Le cariche negative sono di due tipi:
cariche negative permanenti: sui fillosilicati a seguito
di sostituzioni isomorfe; interagiscono con H+ con legami
elettrostatici, non dipendono dal pH.
cariche negative pH-dipendenti: derivate da funzioni acide su
colloidi (minerali argillosi e S.O.), interagiscono con H+
mediante
legami
covalenti.
Sono tra le + diffuse nella maggior parte dei terreni.
Cause di acidificazione
Cause Naturali:
ioni
H+
da
dissociazione di H2CO3
ioni H+ da contatto
radici-suolo
ioni H+ da acidi
minerali di origine
biochimica
Cause non Naturali:
concimazione chimica
piogge acide
Correzione di terreni acidi –
fabbisogno di calce
Con l’aumentare della c.s.c. aumenta l'acidità
potenziale del terreno; occorre pertanto aumentare le
quantità di correttivo correttivo tanto più i terreni sono
acidi ed hanno elevata CSC.
Si usano composti alcalini del calcio per neutralizzare
acidità e sostituire ioni H+ con ioni Ca.
Queste sono però soluzioni temporanee, essendo
impossibile eliminanare le cause; il Ca, infatti, sarà
dilavato.
Occorre, quindi, una pratica periodica, unita all'uso di
concimi alcalini.
Vantaggi della calcitazione:
◊ miglioramento della struttura (il Ca fa flocculare micelle
elettronegative,
il miglioramento delle attività della microflora produce
maggiori prodotti agglutinanti.
◊ aumenta la disponibilita' fosfatica;
il Ca decompone i fosfati di Fe e Al, nutrizionalmente
inattivi, in idrossidi e fosfato di calcio maggiormente
disponibili.
◊ aumento dell'attivita' microbica.
Capacità di scambio cationica
Si definisce come la somma
dei cationi scambiabili sulle
superficie dello scambiatore
espressa in m.e./100 g di
materiale.
Il grado di saturazione basica
(G.S.B.) e' il rapporto tra basi di
scambio (Na+ K+ Ca+ MG+) e
C.S.C. (varia col pH).
E' funzione della carica netta
(permanente + variabile) e
quindi
del
pH
(la
determinazione va fatta a ph
tamponato).
I cationi scambiabili sono quelli sostituibili
per trattamenti brevi con soluzione saline (i
cationi non scambiabili sono quelli
interstrato
di
fillosilicati non espandibili (fissati) e cationi
di reticoli cristallini).
Calcare
Con il termine generico di "calcare" si intende un sale di calcio
o di magnesio o di ambedue dell'acido carbonico nelle
prevalenti forme mineralogiche di calcite (carbonato di calcio o
CaCO3) o di dolomite (carbonato doppio di calcio e magnesio
o CaCO3+MgCO3).
Il carbonato di calcio, sotto l'azione dell'anidride carbonica, si
dissocia rapidamente ed in quantità relativamente elevate,
mentre il carbonato doppio di calcio e magnesio è poco
dissociato o lo è lentamente. Ciò spiega perché terreni
dolomitici, al contrario di terreni calcici, possono addirittura
evidenziare una reazione acida.
Con "calcare totale" si intende indicare la quantità globale di
carbonato nel suolo; per "calcare attivo" si intendono le forme
chimiche caratterizzate da intensa reattività e quindi capaci di
influenzare i fattori della fertilità. Un terreno ben provvisto di
calcare attivo presenta un pH sub-alcalino.
Il suolo come sistemo biologico
Affinità catalitica non-biologica dei minerali argillosi
E stata dimostrata soprattutto per l'idrolisi e la decomposizione di molecole
organiche semplici, e in particolare di xenobiotici.
Attività catalitica biologica (enzimatica)
1.enzimi associati a cellule proliferanti (animali, vegetali e microbiche)
2.enzimi associati a cellule non proliferanti (spore microbiche e cisti
protozoiche)
3.enzimi extracellulari
4.enzimi fuoriusciti da cellule o da residui cellulari
5.enzimi associati temporaneamente a substrati
6.enzimi adsorbiti su minerali argillosi o associati ai colloidi umici.
Gli enzimi vengono rapidamente immobilizzati sulle superfici dei colloidi
minerali e/o organici.
Tipi di adsorbimento di enzimi:
•Adsorbimento sui minerali della frazione argillosa
•Complessi con i polimeri umici