La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03) Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03)

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03) Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03)"— Transcript della presentazione:

1 Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03) Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03) Aspetti chimico-fisici e biologici dellambiente "suolo" Modulo 6: Aspetti chimico-fisici e biologici dellambiente "suolo" Daniela Lippi e Maria Rita De Paolis Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale Area della Ricerca di Roma1 Montelibretti - Consiglio Nazionale delle Ricerche

2 Calendario degli incontri del modulo 6: Aspetti chimico-fisici e biologici dellambiente "suolo 1. Ecosistema suolo06/02 Artov 1. Ecosistema suolo06/02 Artov 2. Pedogenesi20/02 Mlib 3. Turnover della sostanza organica nel suolo27/02 Mlib 4. Ecologia delle popolazioni microbiche del suolo06/03 Mlib 5. Ciclo dellAzoto13/03 Mlib 6. Ciclo del Carbonio20/03 Mlib

3 Aspetti chimico-fisici e biologici dellambiente "suolo" 2. Pedogenesi Definizione di suolo Processi pedogenetici Orizzonti del suolo Parte teoricaEsperienze di laboratorio Campionamento del suolo Analisi qualitative Granulometria Permeabilità Acidità Calcare Presenza di N, P, K Fasi del suolo Classificazione-Tipo

4 2. Pedogenesi Il suolo è lo strato più superficiale della crosta terrestre E un sistema complesso, eterogeneo di tre fasi: solida, liquida e gassosa. E un compartimento di un ecosistema più generale, è un sistema aperto con un continuo scambio energetico interno ed esterno E una interfaccia molto delicata dellecosfera, difficile e costosa da rinnovare E un importante filtro biologico E un insieme di sostanze organiche e minerali ( 50% del volume) Viene suddiviso in: E la parte esplorata dalle radici e nella quale operano i microrganismi Definizione e caratteristiche del suolo Strato attivo (eluviale) cm Strato inerte (illuviale) Sottosuolo

5 2. Pedogenesi Sistema eterogeneo complesso costituito da tre fasi (polifasico) SolidaLiquidaGassosa Componente organica non vivente 5% Componente inorganica 45% Particelle (Si, Ca, Al, Mg, K, Fe) Scheletro - non disgregato - 2mm Terra fine SabbiaLimoArgilla Tessitura o composizione granulometrica StrutturaGranularePoliedricaPrismaticaLamellare Terreni privi di struttura: mancanza di cementanti eccesso di cementazione Fasi del suolo

6 Proprietà fisiche dei suoli Granulometria particelle grossolane = sabbia grossa 0,2 mm sabbia fine 0,2 mm 0,02 mm particelle fini = limo 0,02 mm 0,002 mm particelle finissime = argilla 0,002 mm Porosità volume dei pori compreso tra 40 e 60% Permeabilità volume dacqua defluito da un volume noto di suolo nellunità di tempo. Dipende da: Umidità quantità di acqua che viene trattenuta (con diverse modalità) Aerazione % daria che varia in funzione della tessitura e dellumidità. Tessitura percentuale delle diverse frazioni granulometriche Struttura come sono legate tra loro le particelle e come sono disposti i pori Calore specifico e conducibilità termica

7 Arg il la Sabbia Limo argilloso limoso franco- argilloso franco franco- limoso -argilloso sabbioso -franco franco-limoso franco-sabbioso franco-sabbioso- argilloso argilloso sabbioso limoso Triangolo delle tessiture La percentuale delle diverse frazioni granulometriche determina diversi tipi di terreno: Franco: questo termine indica una tessitura in cui non cè prevalenza di alcuna classe granulometrica sulle altre. argilloso argilloso limoso limoso sabbioso sabbioso e diverse loro combinazioni

8 Composizione chimica degli strati solidi Soluzioni ioniche e colloidali - Gas presenti Sostanza organica - Humus Potere assorbente capacità di trattenere le sostanze disciolte Potere tampone capacità di evitare eccessive variazioni di pH pH può variare da 5,5 a 8,5 per il terreno agrario dipende da umidità, clima, tipo di substrato Reattività delle particelle limo e argilla sono molto più "reattivi" della sabbia, per il numero maggiore di cariche, prevalentemente negative Proprietà chimiche dei suoli O OH Al Si 10 Å

9 Fasi del suolo Solida Liquida Gassosa Acqua come soluzione circolante di sali, gas e colloidi ( 25%) Precipitazioni Falda Acqua gravitativa o di percolazione Acqua capillare Acqua igroscopica Acqua di cristallizzazione Punto di appassimento Capacità di ritenzione massima = rappresenta il massimo volume di acqua presente in un suolo e corrisponde alla condizione in cui tutti i pori sono pieni. Capacità di campo = corrisponde alla somma dell'acqua capillare e quella igroscopica: acqua che resta dopo lo svuotamento dei macropori.

10 Fasi del suolo SolidaLiquida Gassosa Laria tellurica ( 25%) occupa i macropori di 8 ed è composta dagli stessi elementi dellaria atmosferica: N 2, O 2, CO 2, gas nobili. In anaerobiosi sono presenti CH 4, H 2 S, NH 3 ……. Le percentuali di alcuni gas sono diverse da quelle dellatmosfera: O 2 percentuale minore, limitante CO 2 % maggiore, 0,3 - 3% ; % nella rizosfera, e fino al 20%

11 2. Pedogenesi pédon = suolo, terreno + génesis = generazione Le proprietà dei suoli sono determinate, in via teorica, da 5 fattori: Roccia madre Topografia Clima Bioma Tempo Ciclo di formazione e di trasformazione del suolo, che ha inizio con lalterazione della roccia madre, causata da diversi agenti, e giunge alla formazione di composti minerali solubili. Evoluzione progressiva Evoluzione regressiva Il suolo è una struttura dinamica che ha, nel tempo,una origine una vita una fase terminale Processi pedogenetici Climax = equilibrio stabile del suolo e della flora In seguito alla rottura di un equilibrio

12 I. Il basamento roccioso inizia a disintegrarsi per azione dei cicli di gelo e disgelo, della pioggia e di altri fattori ambientali II. La roccia si trasforma in materiale incoerente, che a sua volta si decompone in particelle minerali più fini III. I microrganismi presenti contribuiscono alla formazione del suolo favorendo la degradazione della materia organica e la differenziazione del suolo in orizzonti IV. Infine si raggiunge lo stadio in cui il suolo può sostenere una fitta vegetazione Fasi della formazione di un suolo

13 La pedogenesi comprende diverse fasi 1. Disgregazione fisico-meccanica della roccia madreParticelle 2. Decomposizione chimica e biochimicaDecomposizione 3. Lisciviazionese prevaleEvoluzione regressiva 4. Erosione superficialeDepauperamento di sostanze organiche 5. Assorbimento radicale e microbicoCicli nutritivi 6. Decomposizione residui organici 7. Humificazione 8. Mineralizzazione della sostanza organica Diretta Indiretta

14 Principali agenti della disgregazione Fisico-meccanici Acqua corrente Vento Ghiacciai Crioclastismo Termoclastismo Radici vegetali Chimici e biochimici Acqua e CO 2 Az. solvente Ossigeno Organismi viventi Acqua Az. idrolizzante Az. idratante

15 2. Pedogenesi Profilo del suolo è una sezione trasversale di un suolo maturo. O Organico suddiviso in O1 = lettiera O2 = residui decomposti A Attivo (eluviale) humus, organico-minerale E Transizione particelle minerali B Inerte (illuviale) processi anaerobici, radici C Substrato pedogenetico alterato R Roccia madre Orizzonti (profilo pedologico) Orizzonte è ogni strato nel profilo, individuato dal cambiamento del colore e dellaspetto generale.

16 Classificazione dei suoli (un esempio) Questa classificazione definisce le sue classi in base alle caratteristiche morfologiche e di composizione dei suoli, su dati quantitativi e stabilisce una gerarchia di sei categorie: Ordini; Sottordini; Grandi Gruppi; Sottogruppi; Famiglie; Serie (fino a numeri di classi riferiti a suoli degli Stati Uniti). Gli ordini sono distinti da alcuni fattori: 1. la composizione grossolana, organica e minerale, e la tessitura; 2. il grado di evoluzione degli orizzonti; 3. la presenza o assenza di certi orizzonti; 4. un indice del grado di alterazione dei minerali del suolo. ORDINI AlfisuoliLa sillaba alf deriva da al e fe, simboli di alluminio e ferro AndisuoliJapan. Ando, suolo scuro Aridosuoli Lat. Aridus, secco EntisuoliLa sillaba ent può stare per recente IstosuoliGr. Histos, tessuto InceptisuoliLat. Inceptum, inizio o principio MollisuoliLat. Mollis, molle, soffice Oxisuoli Oxi abbreviazione di ossido Spodosuoli Gr. Spodos, cenere di legno Ultisuoli Lat. Ultimus, ultimo Vertisuoli Lat. Vertere, invertire

17 Campionamento del suolo Sul suolo si possono effettuare numerose analisi chimico-fisiche e biologiche In base alla finalità, le analisi del suolo vengono raggruppate in: 1. Analisi di caratterizzazione 2. Analisi di controllo 3. Analisi di diagnostica comparativa Al fine di ottenere un campione omogeneo e rappresentativo è necessario: 2. Individuare la zona di campionamento 3. Definire il numero e la ripartizione dei campioni (sub-campioni) 4. Stabilire la profondità e le modalità di esecuzione del prelievo 5. Formare il campione globale (campione mediato) da sottoporre ad analisi 1. Definire lepoca del campionamento 2. Pedogenesi

18 Attrezzatura per il prelievo dei campioni Lo strumento più idoneo utilizzato per il prelievo del terreno è la trivella a sonda o carotatrice Inoltre sono necessari: Secchi per riporvi i campioni Sacchetti di nylon Etichette Telo di plastica

19 2. Individuazione della zona di campionamento La scelta della zona da campionare è finalizzata al tipo di analisi Analisi di caratterizzazione la zona da campionare deve avere caratteristiche il più possibile omogenee nellaspetto fisico, rispetto alle fertilizzazioni e alla copertura vegetale spontanea o coltivata Analisi di controllo le zone da campionare devono aver subito delle perturbazioni o alterazioni Legenda: 1) Zona di campionamento 2) Area da non campionare 3) Bordi 4) Aree da non campionare 5) Unità di campionamento 6) Campione elementare 1. Epoca del campionamento varia in funzione delle finalità delle analisi. Es. Per valutare la fertilità del suolo ai fini della concimazione, è preferibile prelevare i campioni almeno 4 mesi dopo lultimo apporto di concimi o ammendanti oppure nel periodo successivo la raccolta del prodotto

20 3. Numero e ripartizione dei campioni elementari o sub-campioni Il numero dei campioni deve essere tale da poter effettuare unanalisi statistica in grado di fornire informazioni sullaccuratezza dei dati ottenuti nelle analisi Esistono diverse modalità di campionamento: Campionamento sistematico Campionamento non sistematico a X o a W Campionamento irregolare o random Campionamento sistematico La zona da campionare viene suddivisa idealmente in unità di campionamento secondo un reticolo di maglie di dimensione opportuna in relazione alla superficie da campionare. Il prelievo deve essere evitato lungo i bordi della zona di campionamento e nelle zone che presentano anomalie A) Suddivisione della zona da campionare B) Reticolo di dimensioni opportune C) Unità di campionamento D) Prelevamento casuale del campione Legenda 3) Bordi 4) Aree da non campionare 5) Unità di campionamento 6) Campione elementare

21 Legenda 3) Bordi 4) Aree da non campionare 6) Campione elementare Campionamento non sistematico a X o a W I prelievi dei campioni elementari si effettuano lungo un percorso tracciato sulla superficie da investigare, ponendo delle immaginarie lettere X o W I risultati ottenuti da questo tipo di campionamento sono meno dettagliati in quanto la superficie del campionamento è meno estesa Campionamento irregolare o random I prelievi si effettuano in aree scelte secondo numeri ricavati dalla tabella dei numeri casuali, riportata nei manuali di statistica. I numeri devono corrispondere a precise sezioni numerate della zona da campionare suddivisa in unità di campionamento

22 4. Profondità e modalità di esecuzione del prelievo La profondità del prelievo dipende dalle caratteristiche del terreno Nei terreni arativi è preferibile effettuare il prelievo alla massima profondità di lavorazione del suolo Nei terreni a prato o a pascolo il prelievo deve essere effettuato alla profondità interessata dalla maggior parte delle radici 5. Formazione del campione globale (campione mediato) da sottoporre ad analisi Per analisi di caratterizzazione, i campioni prelevati devono essere miscelati in modo da rendere il terreno omogeneo Per analisi di controllo, i campioni prelevati devono essere mantenuti e analizzati separatamente Il campione mediato finale viene posto in sacchetti di nylon, chiusi ed etichettati. Nelletichetta devono essere riportate tutte le informazioni riguardanti il campione: la data del prelievo, la profondità, i riferimenti geografici della zona campionata, etc…..

23 Analisi qualitative di un campione di suolo 1. Esame granulometrico 2. Valutazione della permeabilità 3. Acidità del suolo 4. Determinazione del calcare 5. Determinazione della fertilità del terreno: presenza dei microelementi azoto, fosforo e potassio (N, P, K) 2. Pedogenesi

24 Esame granulometrico Sospendere 100 g di terreno in 500 ml di acqua ed omogenizzare con una bacchetta di vetro Lasciare decantare per 24 ore a temperatura ambiente in un cilindro graduato chiuso con parafilm, per evitare leventuale evaporazione dellacqua Valutare gli strati granulometrici esprimendo le frazioni sedimentate come percentuale in volume Legenda 1. Sabbia: particelle distinguibili (20% in volume) 2. Sabbia fine: particelle poco distinguibili ( 30% in volume) 3. Strato omogeneo: limo o argilla ( 50%in volume) 4. Sottile strato di surnatante organico (humus) H2OH2O

25 Valutazione della permeabilità Prendere una bottiglia di plastica, privarla del fondo ed appoggiarla capovolta in un treppiede Chiudere limboccatura con una garza ripiegata due volte e fissata con un elastico Mettere il terreno nella bottiglia fino a raggiungere unaltezza di 15 cm Versare 200 ml dacqua nella bottiglia e raccogliere per gocciolamento lacqua gravitazionale in una capsula Petri posta sotto la bottiglia Calcolare la differenza tra il volume dacqua versata e quello dacqua filtrata. Il volume ottenuto (acqua capillare) rappresenta percentualmente la capacità di campo: maggiore è la capacità di campo, più basso è il grado di permeabilità del campione del terreno

26 Acidità del suolo Mettere 20 g di terreno in un bicchiere da 100 ml, aggiungere 50 ml di acqua e agitare per 30 minuti. Lasciare depositare il terreno, misurare il pH sul liquido sovrastante con una cartina indicatrice o con un pHmetro, preferibilmente dopo 24 ore. Determinazione del calcare Mettere pochi grammi di terreno in una capsula Petri, aggiungere con un contagocce acido cloridrico 1N. In presenza di carbonato di calcio si osserva sviluppo di anidride carbonica per la seguente reazione chimica: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 +H 2 O + CO 2 Cartina tornasole H2OH2O Effervescenza, CO 2 HCl 1N

27 Determinazione della fertilità del terreno - presenza dei microelementi: azoto, fosforo e potassio (N, P, K) Mettere 10 g di terreno in un bicchiere e aggiungere 100 ml di acqua leggermente acidificata. Riscaldare, agitare per 15 minuti e filtrare. Ricerca dellazoto nitrico (NO 3 ) Mettere 2 ml di filtrato in una provetta e aggiungere ugual volume di acido solforico concentrato. Raffreddare e cautamente aggiungere una soluzione di solfato ferroso. In presenza di azoto nitrico si forma un anello bruno. Ricerca dellazoto ammoniacale (NH 4 + ) Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, aggiungere eccesso di idrossido di sodio e riscaldare. I vapori che si liberano emettono lodore di ammoniaca ed esposti ad una cartina al tornasole la colorano di blu.

28 Ricerca del potassio (K + ) Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, aggiungere una soluzione di acetato di sodio ed una soluzione di acido tartarico. La formazione di un precipitato bianco indica la presenza di potassio. Ricerca dei fosfati solubili (PO 4 -- ) Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, acidificare con poche gocce di acido nitrico concentrato, aggiungere ugual volume di una soluzione di molibdato di ammonio e riscaldare. La formazione di un precipitato giallo indica la presenza dello ione fosfato.


Scaricare ppt "Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03) Corso di formazione integrata scientifica e tecnologica (A.S. 2002/03)"

Presentazioni simili


Annunci Google