CHIMICA E BIOCHIMICA DEL SUOLO

1. CHIMICA E BIOCHIMICA DEL SUOLO

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 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).

3. 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.

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

5. 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.

6. 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”

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 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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. 

11. 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; A00 A0 caratterizzato dalla presenza di sostanza organica decomposta o parzialmente decomposta, la cui forma originale non può essere riconosciuta; A1 caratterizzato dalla presenza di sostanza organica umificata, humus, mescolata alla materia minerale. L’orizzonte si presenta di colore bruno scuro; A2 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. 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:

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 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.

14. 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 vanderWalls, 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.

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: • acqua corrente • Vento • Ghiacciai • alternanza gelo-disgelo • alternanza di alte e basse temperature • 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 (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.

19. 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 CO2riprecipita 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).

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'O2 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 (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.

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 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.

25. Terreno agricolo Terreno naturale Il risultato dell’intervento dell’uomo sulla genesi del terreno appare ben chiara dall’analisi stratigrafica dei due tipi di suolo.

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, 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.

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 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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 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).

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. Limo 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.

33. 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.

34. Sabbia fine Sabbia grossa Argilla Limo

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 (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 (10-40 m.e. ioni/100g), e la superficie (70-150 m2/g)

36. Comportamento dell’argilla nel suolo

37. Cessione di elementi fertilizzanti legati ad un'argilla

38. Distinguiamo: Ammendanti Condizionatori ( riescono a flocculare colloidi argilllosi migliorando lo stato di aggregazione e degli equilibri ionici) Correttivi Concimi Fertilizzanti Qualsiasi materiale che contribuisce al nutrimento delle piante e/o al miglioramento della fertilita' del terreno agrario (incluse proprietàchimico-fisiche e fisico-meccaniche).

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<r_ft. htm!

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, 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.

42. 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.

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 “dell’odor di terra”, anch’essa 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, -      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.

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.

50. 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.