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SUOLO Storicamente il suolo è la componente dell'ecosistema, composta di frammenti di rocce, minerali e sostanza organica, che copre una parte delle superfici.

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2 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 latmosfera, la litosfera e lidrosfera. 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).

3 Nella letteratura specializzata il suolo viene definito come un corpo dinamico naturale che costituisce la parte superiore della crosta terrestre, derivante dallazione 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 latmosfera, aria interna ad alto tenore di anidride carbonica, e lidrosfera, costituita dallacqua contenuta nel suolo in diverse forme e soggetta ad una particolare economia.

4 Terreno Fase liquida (acqua) Fase gassosa (aria) Fase solida Minerali inorganici Sostanza organica Viva (microfauna e microflora) Morta (residui vegetali e animali) scheletro sabbia limo argilla

5 Le tre fasi che caratterizzano la natura del suolo N.B. Nella fase solida occorre distinguere una fase solida inorganica, una fase solida organica ed una fase colloidale. 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. Lacqua contiene soluti organici ed inorganici e prende il nome di soluzione del suolo. Laria del suolo presenta in genere concentrazioni di anidride carbonica più elevate di quelle contenute nellatmosfera e tracce di altri gas che derivano dal metabolismo dei microrganismi.

6 Ma ciò che più ne caratterizza leterogeneità 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.biocenosi 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.Carta Europea del suolo Questo consente la vita dei vegetali, degli animali e delluomo sulla superficie della Terra, ma nel contempo è una risorsa limitata che si distrugge facilmente

7 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 allintento di coniugare le esigenze economiche con i principi di conservazione. La Carta Europea del suolo, varata dal Consiglio dEuropa a Strasburgo nel 1972, rappresenta un esempio concreto di tali azioni internazionali di tutela. Molti paesi europei, come la Francia, la Germania e lInghilterra 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 dellambiente elaborate dal Ministero dellAmbiente (1997 e 2001) e dagli Enti regionali e provinciali. In essi si evidenzia come il suolo, inteso come risorsa alla stregua dellacqua, dellaria, 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, lerosione, linquinamento e leccessivo 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 allacqua e allatmosfera. Lagricoltura 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.

8 Carta Europea del suolo Il suolo è uno dei beni più preziosi dellumanità. Consente la vita dei vegetali, degli animali e delluomo 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 daltra 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 dallerosione. I suoli devono essere protetti dallinquinamento. 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 linventario delle risorse del suolo. Per realizzare lutilizzazione razionale e la conservazione dei suoli sono necessari lincremento 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.

9 EVOLUZIONE DEL SUOLO O PEDOGENESI La distribuzione del suolo segue landamento della superficie terrestre, alternando affioramenti di rocce alterate superficialmente, a suoli allinizio della loro evoluzione, a suoli maturi, piuttosto che a suoli trasformati dalle pratiche agricole o dallerosione. 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 dellumificazione distribuendosi nei diversi strati; con il completamento della decomposizione si formano infine nuovi minerali che conferiscono al suolo stesso particolari caratteristiche. sostanza organicaumificazionedecomposizione

10 La composizione del suolo maturo dipende pertanto da numerosi fattori quali: la componente minerale della roccia madre, il clima (piovosità 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, lintervallo di tempo trascorso dal momento della sua genesi. lIntervento delluomo Il processo evolutivo si completa con la definizione allinterno del suolo di un particolare e caratteristico profilo verticale; tale stato, caratterizzato da una condizione di equilibrio dinamico stabile con lambiente, definisce il suolo maturo. Esso si conserva fino a quando non si altera lequilibrio raggiunto dai diversi fattori pedogenetici, che darà inizio ad un nuovo processo evolutivo, fino al raggiungimento di un nuovo e diverso stato di equilibrio. profilo

11 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: è la roccia inalterata, sottostante al suolo.R caratterizzato da alterazione prevalentemente fisica della roccia;C caratterizzato da accumulo di argilla, humus e minerali oppure da una alterazione più o meno spinta del materiale roccioso che ha originato il suolo;humus B caratterizzato da un impoverimento nel contenuto di argilla e di elementi minerali. Il colore può essere grigio-cenere, o rosato, o bruno giallastro;argillacolore A2 caratterizzato dalla presenza di sostanza organica umificata, humus, mescolata alla materia minerale. Lorizzonte si presenta di colore bruno scuro; humus A1 caratterizzato dalla presenza di sostanza organica decomposta o parzialmente decomposta, la cui forma originale non può essere riconosciuta; A0 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;sostanza organica A00

12 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.

13 Non sempre lorizzonte A, o eluviale, è riconoscibile dal B, illuviale; se ad esempio il suolo è giovane od ospita un prato, questo non succede.suolo è giovane I terreni vengono definiti sottili, profondi o molto profondi, a seconda dellaltezza del loro profilo, che può variare da pochi cm a 1 metro. profilo

14 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%. Fattori di formazione del suolo Distinguiamo minerali: Primari (dalle ignee): Quarzo, Feldspati, Muscovite, Biotite, Orneblenda, Augite, Apatite. Secondari (di Neoformazione): Calcite, Dolomite, Gesso, Limonite, Gipsite, Fosfati e minerali argillosi.

15 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….

16 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

17 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.

18 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 (CaSO 4 -> CaSO 4 * 2 H 2 O), o Corindone che diventa Noelite o Gipsite (Al 2 O 3 -> Al 2 O 3 * H 2 O -> Al 2 O 3 * 3 H 2 O), o l'ossido ferrico (Ematite) -> monoidrato (Geotite) -> n-idrato (Limonite). Azione delle radici: Azione fisica da agente biologico.

19 Azioni chimiche Dissoluzione Piu' solubili i Cloruri rispetto ai Solfati. La solubilita' decrescente Na > K > Ca > Mg. Carbonati > SiO 2 > Fe 2 O 3 > Al 2 O 3. Per quanto riguarda i carbonati (poco solubili) reagiscono con lacido carbonico prodotto dalla reazione della CO 2 in acqua, per dare all'equilibrio bicarbonati molto solubile. Reazione d'equilibrio Se diminuisce CO 2 riprecipita carbonato; se aumenta la temperatura aumenta diminuisce CO 2 disciolta -> precipita carbonato. Carbonatazione Per idrolisi delle basi formatisi reagiscono con la CO 2 per dare bicarbonati. (NaOH + CO 2 -> NaHCO 3 ).

20 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'O 2 atmosferico e disciolto ossida elementi allo stato ridotto (Fe ferroso e Manganese cambiandone il comportamento)

21 Idrolisi Idrolisi acida: sale di acido forte con base debole (AlCl H 2 0 -> Al(OH) Cl- + 3 H+) Idrolisi alcalina: sale di acido debole con base forte (CH 3 COONa + H 2 O -> CH 3 COOH + 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.

22 Terreno agrario Risultato dalla domesticazione del terreno naturale a seguito di interventi antropici che ne hanno modificato la stratigrafia e la fertilità.

23 Pedogenesi Parte dal terreno naturale, originatosi per trasformazione della roccia madre per mezzo di fattori pedogenetici naturali Azioni fisico-meccaniche Azioni chimiche Azioni biologiche

24 Azione antropica Luomo ha modificato con continue lavorazioni, concimazioni, irrigazioni loriginario 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.

25 Il risultato dellintervento delluomo sulla genesi del terreno appare ben chiara dallanalisi stratigrafica dei due tipi di suolo. Terreno agricolo Terreno naturale

26 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, lindagine 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.

27 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 largilla 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 questultima 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 luso del suolo, ad esempio la pesantezza o la leggerezza, sono presenti in proporzioni equilibrate.

28 La maggior parte dei suoli di interesse agricolo sono in qualche modo franchi, e cè 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 luso 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.

29 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. Scheletro

30 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 fisico- chimica 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). Sabbia

31 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.

32 Le particelle di limo, di grandezza inferiore a quella della sabbia fine e superiore a quella dell'argilla, assumono un comportamento chimico- fisico 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. Limo

33 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. Largilla è senza dubbio il più importante elemento minerale del terreno. Argilla

34 Sabbia grossa Sabbia fine Limo Argilla

35 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 (Al 2 (OH) 6 : Gibbsite) e strati triottaedrici di Magnesio (Mg 3 (OH) 6 : Brucite). tipo 1:1 Caolinite: Al 2 Si 5 O 5 (OH) 4. Legami idrogeno tra i due strati, distanza basale 7,2 A fissa. Superficie m 2 /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 Mg 2+ su Al 3+ ), cariche negative saturate da Na +, superficie m 2 /g, a causa della bassa carica di strato (di solito vicino a 1), distanza basale A (maggiore se completamente idratata). Vermiculite: da profonde alterazioni delle miche; sostituzioni di Si 4+ con Al 3+ e di Al 3+ con Mg 2+ o Fe 2+. Le cariche neutralizzate da Mg(H 2 0) 6 2+ ( meq/100g), a causa dell'elevata carica di strato poco dilatabili (10-15 A), superficie di m2/g. se saturata da K + o NH 4 +, 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 ( m.e. ioni/100g), e la superficie ( m 2 /g)

36 Comportamento dellargilla nel suolo

37 Cessione di elementi fertilizzanti legati ad un'argilla

38 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

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40 Tessitura Costituisce la quantità dei componenti del suolo distinti per classi dimensionali 1 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

41 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, dallaltra, a sostanze colloidali organiche che costituiscono lhumus (processo di umificazione).sostanza organicamineralizzazioneumificazione Lhumus 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.

42 Anche lhumus subisce a sua volta un processo di mineralizzazione, ovvero viene anchesso demolito in sostanze minerali, tuttavia tale processo avviene molto più lentamente che a partire dalla sostanza organica fresca, per cui lhumus 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%. Laccumulo di humus è influenzato da diversi fattori come il pH, la temperatura, lumidità e la disponibilità di ossigeno.

43 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 dellodor di terra, anchessa di origine microbica.

44 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,porosità - aumenta la capacità idrica dei terreni sabbiosi,capacità idrica - favorisce la permeabilità dei terreni argillosi,permeabilità - aumenta la temperatura del suolo;temperatura 2) modificazioni chimiche - aumenta la resistenza al dilavamento dei nutrienti e altri elementi che influenzano la fertilità, - favorisce lassimilazione dei nutrienti da parte dei vegetali, - diminuisce il pH (potere acidificante) e aumenta il potere tampone;pH 3) modificazioni biologiche - aumenta lo sviluppo delle radici e quindi la crescita dei vegetali, - favorisce lattività enzimatica e la crescita dei microrganismi.

45 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.

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50 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. Le funzioni della sostanza organica nel terreno

51 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.

52 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.

53 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.pedofauna microflora sostanza organica 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.

54 Grazie a molti componenti della sua biocenosi, si svolgono allinterno 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.FunghiBatteri

55 A seconda del grado di demolizione chimica raggiunto, la decomposizione può portare alla formazione dellhumus, mediante il processo dellhumificazione, o procedere ulteriormente in una successiva fase di demolizione completa delle sostanze contenute nellhumus, attraverso la mineralizzazione. Sia lhumificazione che la mineralizzazione sono profondamente influenzate dalla composizione della biocenosi del suolo, così come dalle condizioni di alcuni parametri fisici, quali la temperatura, lumidità e laerazione del terreno. La decomposizione è generalmente preceduta da unulteriore 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.

56 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.humus La formazione di humus avviene inizialmente mediante lidrolisi e lossidazione 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 unazione più drastica: esse vengono degradate a molecole semplici con basso contenuto energetico (H 2 O, NH 3, CO 2, …). Lenergia liberata da questa degradazione viene utilizzata per le sintesi chimiche ricordate sopra (ciclizzazione, polimerizzazione). In unaltra fase dei cicli biogeochimici, conosciuta con il termine di deumificazione, lhumus subisce massicci processi demolitivi che lo portano alla completa mineralizzazione (nitrificazione, ammonificazione, liberazione di CO 2 ).mineralizzazione

57 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.microrganismi Nel caso dei composti azotati la loro degradazione completa comprende due fasi :composti azotati 1. ammonificazione. Formazione di ammoniaca per via microbica dallhumus;ammonificazione. 2. nitrificazione. Formazione di nitrati, attraverso la forma nitrosa.nitrificazione

58 Ammonificazione I prodotti di escrezione degli animali e i tessuti morti finiti nel suolo subiscono un processo di degradazione dellazoto organico ad opera di numerosi microrganismi; attraverso questo processo, detto ammonificazione, lazoto 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: AMINOACIDI > PEPTIDI > PROTEINE peptidasiproteasi

59 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 ( NH 2 ). Il prodotto finale è lammoniaca, mentre gli atomi di carbonio vengono convertiti in glucosio o immessi nel ciclo di Krebs. Lammoniaca è un composto volatile e può abbandonare il suolo, ma se viene solubilizzata dà origine allo ione ammonio (NH 4 + ). Il ciclo dellazoto 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, unaltra forma di azoto assimilabile dalle piante.ciclo dellazotonitrificazione

60 Nitrificazione E un processo che viene svolto da alcuni batteri chemioautotrofi che vivono nel terreno e che si procurano energia ossidando i composti dellazoto: per questo motivo sono chiamati chemiosintetici.batteri Il processo avviene in due tappe: 1. ossidazione da ammoniaca a nitrito ad opera dei batteri appartenenti ai generi Nitrosomonas e Nitrosococcus: 2 NH O 2 -> 2 HNO H 2 O 2. ossidazione da nitrito a nitrato ad opera di Nitrobacter: HNO 2 + ½ O 2 -> HNO 3

61 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 dellossigeno. Le condizioni generali che favoriscono le reazioni descritte sono: - disponibilità di ossigeno - temperature moderate (optimum a °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.

62 Lazoto, 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 lazione di radiazioni cosmiche e scariche elettriche (fulmini) che forniscono allazoto lenergia necessaria per reagire con lossigeno e lidrogeno dellacqua, ma la più importante fonte di azoto che viene fissata direttamente dallatmosfera è rappresentata dai batteri del suolo che vivono in simbiosi con le radici delle piante (leguminose). Lazoto è il costituente fondamentale dei tessuti animali e vegetali, in cui si trova sotto forma di aminoacidi, proteine, acidi nucleici. Latmosfera 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.

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64 In sintesi il ciclo dellazoto è così riassumibile: dallatmosfera lazoto 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 lazoto fissato ed entrato a far parte degli organismi viventi, che può rientrare nel ciclo oppure decomporsi nellatmosfera come azoto gassoso.

65 Anche le attività industriali con la produzione di fertilizzanti azotati sono entrate artificialmente nel ciclo naturale dellazoto. Nel ciclo dellazoto si succedono reazioni diverse. Fissazione: lazoto atmosferico è fissato dai batteri fissatori (Azotobacteriaceae)con una reazione che richiede energia 2N + 3H2O ->2NH3 Ammonificazine: indica la trasformazione dellazoto 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 -> CO 2 + H 2 O + NH 3 Nitrificazione: è lossidazione di NH 4 + a nitrito (NO 2 -) e del nitrito a nitrato (NO 3 -). 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 allatmosfera.

66 La porosità di un suolo è determinata dallinsieme 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 laria e lacqua 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. POROSITA

67 Lacqua 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 dacqua dovute allevaporazione (10%), al deflusso causato dal ruscellamento (15%) e alla percolazione (25%). ACQUA

68 Nel terreno lacqua 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 allaltro: ad esempio un suolo sabbioso può contenere una percentuale di acqua igroscopica inferiore all1%, 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.

69 Per quanto riguarda le piante esse utilizzano per le loro necessità lacqua gravitazionale e quella capillare, mentre non sono in grado di utilizzare lacqua igroscopica; pertanto lacqua 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 allaltra, differiscono da quelli delle piante, essendo essi in grado di spostarsi per raggiungere lacqua, 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 lasciugamento 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 lacqua del suolo è trattenuta ad una pressione maggiore di quella sviluppata dalle radici delle piante. Quando in un terreno lacqua 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.

70 La permeabilità del suolo rappresenta la sua capacità di lasciarsi attraversare dallacqua; la sua determinazione si basa sulla misurazione della velocità di infiltrazione dellacqua gravitazionale, essa indica infatti il volume di acqua che defluisce nellunità 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 lacqua 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 lacqua non viene trattenuta e quindi le piante non riescono a soddisfare il loro fabbisogno idrico, inoltre unelevata permeabilità può favorire il dilavamento dei nutrienti solubili nellacqua, determinando così un impoverimento del terreno. La conoscenza del valore di permeabilità risulta molto utile allo scopo di orientare le pratiche di irrigazione. PERMEABILITA

71 Il suolo viene riscaldato dalle radiazioni solari, pertanto la sua temperaturadipende dalla latitudine, dalla quota e dallesposizione del luogo in cui si trova. Anche altri fattori quali il colore, lumidità 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 dellelevato calore specifico dellacqua, 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 dellandamento 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 lattività degli organismi decompositori, e pertanto la composizione minerale stessa del suolo, che i tempi di germinazione dei semi. TEMPERATURA

72 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 allindicatore 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 unazione 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,…). pH

73 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: 9,6 / 10,5Fortemente alcalino Alcalino 8,6 / 9,5 Subalcalino 7,6 / 8,5 Neutro6,6 / 7,5 Subacido5,6 / 6,5 Acido4,6 / 5,5 Fortemente acido3 / 4,5 TIPO DI SUOLOpH Di solito i suoli sabbiosi e quelli ricchi di humus sono acidi, mentre quelli calcarei hanno reazione alcalina. Lacidità del terreno aumenta con la mineralizzazione spinta della sostanza organica, così come con leccessivo 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.

74 E' un terreno ricco di ioni H+ derivanti dalla dissociazione di H 2 O o da idrolisi; contiene questi ioni su scambiatori cationici o in acidi liberi (deboli o forti). cariche negative permanenti: sui fillosilicati a seguito di sostituzioni isomorfe; interagiscono con H+ con legami elettrostatici, non dipendono dal pH. Terreno acido Le cariche negative sono di due tipi: 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.

75 Cause di acidificazione Cause Naturali: ioni H+ da dissociazione di H 2 CO 3 ioni H+ da contatto radici-suolo ioni H+ da acidi minerali di origine biochimica Cause non Naturali:concimazione chimica piogge acide

76 Correzione di terreni acidi – fabbisogno di calce Con laumentare 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.

77 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.

78 Si definisce come la somma dei cationi scambiabili sulle superficie dello scambiatore espressa in m.e./100 g di materiale. 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). 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). Capacità di scambio cationica

79 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 CaCO 3 ) o di dolomite (carbonato doppio di calcio e magnesio o CaCO 3 + MgCO 3 ). 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.

80 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

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