Elementi di Agronomia Lezione 5 ( 5-9.03.2015)

CARATTERISTICHE FISICHE DEL TERRENO: tessitura struttura porosità – densità umidità permeabilità tenacità – plasticità resistenza alla penetrazione

Rapporti acqua – terreno

Rapporti acqua - terreno Potenziale idrico ψ (psi): esprime lo stato energetico dell’acqua nel suolo e quindi la forza con cui il terreno trattiene l’acqua che contiene, o anche la resistenza che esso oppone alla sua perdita. Il potenziale idrico si può esprimere come una pressione positiva, negativa o pari a 0 . Si misura in: pascal = Newton/m2 (1 Newton = la quantità di forza necessaria per accelerare un chilogrammo di massa di un metro al secondo quadrato alla pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 760 mm); atmosfere = (pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 760 mm = circa1 kg/cm2); bar = 0,987 atmosfere; pF = rappresenta il log in base 10 dell’inverso del potenziale idrico espresso in millibar; varia da 0-7 Ψ ha valori positivi quando l’acqua è capace di fare un lavoro e quindi è capace di sfuggire al sistema suolo. pF basso Ψ ha valori negativi quando per utilizzarla occorre effettuare un lavoro di suzione per sottrarla al sistema. pF alto Ψ ha valore zero quando non occorre effettuare un lavoro di suzione per sottrarla al sistema.

Ψtot = Ψμ+Ψτ+Ψπ Rapporti acqua – terreno - pianta Il movimento dell’acqua nel suolo procede da punti dove questa ha energia libera maggiore (aree umide) verso punti dove ha energia libera minore (aree secche) tendendo all’equilibrio.. Ψμ = potenziale matriciale Ψτ = potenziale gravitazionale Ψπ = potenziale osmotico Potenziale idrico totale: Ψtot = Ψμ+Ψτ+Ψπ Ψμ = potenziale matriciale: di segno negativo, indicato con (psi di mu) . Per fenomeni di umettamento, le particelle del suolo presentano sulla loro superficie uno strato liquido continuo il cui potenziale dipende dalle caratteristiche della matrice solida. Il potenziale matriciale dipende da forze di adesione, coesione e tensione superficiale ossia dalla capillarità. Questo potenziale tende a trattenere l’acqua nel sistema e riduce l’energia libera dell’acqua. Ψτ = potenziale gravitazionale: di segno positivo, indicato con ( psi di tau). È indipendente dal tipo di suolo ed è dovuto alla forza di gravità che fa percolare l’acqua. Ψπ= potenziale osmotico: di segno negativo, indicato con π (psi di pi). Il suolo trattiene tanta più acqua tanto più elevata è la concentrazione del soluto. Questo potenziale tende a trattenere l’acqua nel sistema riducendone la sua energia.

terreno saturo terreno alla C.C. terreno al P.A. Acqua disponibile (AD) = quella compresa fra la capacità di campo ed il punto di appassimento; acqua facilmente utilizzabile (AFU), anche meno del 50% dell’AD

Il rapporto esistente fra potenziale idrico e livello di umidità del terreno pF = rappresenta il log in base 10 dell’inverso del potenziale idrico espresso in millibar; varia da 0-7

Il rapporto fra potenziale idrico, umidità e tessitura del terreno

Tessitura % di acqua del terreno (in volume) P.A. C.C. A.D. Sabbioso-limoso 4,2 6,9 2,7 Limo-argilloso 10,0 18,4 8,4 Medio impasto 14,3 24,4 10,1 Molto argilloso 26,0 45,9 19,9

PERMEABILITA’:. altezza dello strato d’acqua PERMEABILITA’: altezza dello strato d’acqua assorbibile dalla superficie del terreno nell’unita di tempo (es. 1ora) Sulla permeabilità influisce: la natura del terreno (tessitura, struttura, densità, ecc.) pendenza del terreno copertura della vegetazione epoca e modalità delle lavorazioni distribuzione della pioggia o dell’acqua irrigua

I terreni possono essere classificati, in funzione della permeabilità in: molto permeabili > 40 mm/ora permeabili da 15 a 40 mm/ora mediamente permeabili da 4 a 15 mm/ora poco permeabili da 1 a 4 mm/ora permeabilità molto bassa < 1 mm/ora Nel caso in cui l’apporto idrico (pioggia o irrigazione) risulti di intensità superiore alla permeabilità del terreno saturo si ha ristagno e/o scorrimento superficiale

TENACITA’ (coesione): rappresenta la resistenza opposta alla lavorazione e determina lo sforzo di trazione (potenza, tempi di lavoro, ecc.) diminuisce con l’umidità lavorabilità cresce con il contenuto in argilla PLASTICITA’: trattasi della proprietà di un terreno di cambiare forma sotto l’azione di una forza e mantenerla anche dopo che questa cessa. cresce con la % di argilla e varia in funzione della % di H2O: terreno non plastico terreno plastico terreno fluido Caratteristiche lavorabilità di un terreno stato di tempera

Caratteristiche chimiche del terreni Sostanza organica Presenza/disponibilità degli elementi nutritivi pH CSC Calcare totale ed attivo Conducibilità elettrica

S.O. - PRODOTTI INTERMEDI La sostanza organica E’ l’insieme del materiale di origine biologica, vivente e non, più o meno decomposto, presente nel terreno. Catena detrito SO - RESIDUI ORGANICI MINERALIZZAZIONE UMIFICAZIONE SOSTANZE MINERALI O2, H2O, CO2 S.O. - PRODOTTI INTERMEDI HUMUS Sintesi s.o. Decomposizione s.o. Prodotti organici derivati dalla decomposizione dei residui colturali: lignina, fenoli, cere e polisaccaridi: resistenti alla mineralizzazione (demolizione); zuccheri semplici, amminoacidi, proteine: mineralizzati (demoliti) velocemente dalla microflora del suolo.

La sostanza organica Si distinguono 2 tipi di sostanza organica: a breve durata e a lunga durata nel tempo. La S.O. a breve durata (humus labile) è rappresentata da residui organici di recente immissione nel suolo; si decompone e mineralizza entro pochi mesi La S.O. a lunga durata (humus stabile) è rappresentata da quei composti organici nuovamente sintetizzati dall’attività biologica dell’Edafon; si decompone nel corso degli anni. Questa forma di S.O. rappresenta l’Humus propriamente detto. Il termine S.O. non è quindi sinonimo di Humus. La S.O. può essere definita come un etero-polimero, ossia un composto macromolecolare di composizione non definita, di elevato peso molecolare, dotato di proprietà colloidale, di colore variabile dal giallo al bruno al nero. La descrizione chimica della S.O. è indefinita a causa della complessità ed eterogeneità della sua composizione. Edafon: insieme di tutti gli organismi viventi del suolo

Funzioni della S.O. in relazione alla sua natura colloidale Nutrizione: fonte di NPK, microelementi; Qualità fisica dei suoli Crescita radici Equilibri microbici.

Per il calcolo della S.O. del suolo si ricorre alla determinazione della sua quantità di C organico. Sapendo che il C nella S.O. è mediamente il 58%, moltiplicando la quantità di C organico trovato nel suolo x 1,724 (100:58) si risale alla quantità di S.O.

C NELL’ATMOSFERA COME CO2 BILANCIO DEL CARBONIO C ORGANICO NEL SUOLO C NELL’ATMOSFERA COME CO2 emissioni indirette (organicazione) Input (mineralizzazione) Output Emissioni da fonti non rinnovabili

Bilancio S.O. - INPUT Materiali organici (input di C org. al suolo) : - Residui colturali (degradazione microbica); - Fertilizzanti organici e ammendanti (letame); - Colture da sovescio. Queste sostanze si trasformano in S.O. del suolo in % diversa in relazione a: - loro composizione chimica - fertilità biologica del suolo Il rapporto C/N Il Coefficiente isoumico (K1)

Bilancio S.O. - OUTPUT La S.O. del terreno si perde fondamentalmente per mineralizzazione (respirazione che produce acqua, ossigeno, anidride carbonica). La facilità di mineralizzazione di un suolo è espressa dal: Coefficiente di mineralizzazione (K2) Questo coefficiente dipende da: clima: > in zone secche e calde; terreno: > in terreni sabbiosi, lavorati, nudi. Nell’area mediterranea, in media K2 oscilla tra 1,5 e 2%.

Influenza del clima e del tipo di terreno sul coefficiente di mineralizzazione della sostanza organica (K2).

K2 Esempio della quantità che potrebbe andare persa in un anno nello strato arato (30 cm) da un ettaro di terreno sabbioso con: - densità apparente di 1,5 t/m3 - contenuto in S.O. pari a 1,25% - peso terreno = 4.500 t/ha (10.000 x 0,3 x 1,5) - peso della S.O. = 56,3 t/ha (4.500 x 1,25/100) assumendo K2 = 2.5 (clima temperato) - perdita S.O. = 1,41 t/ha/anno (56.3 x 2.5/100)