La fertilità fisica di un suolo è la capacità continuata nel tempo di ospitare nel proprio sistema dei pori aria, acqua ed apparati radicali, di

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1 La fertilità fisica

2 La fertilità fisica di un suolo è la capacità continuata nel tempo di ospitare nel proprio sistema dei pori aria, acqua ed apparati radicali, di garantire lo spazio biologico per le comunità edafiche, di contrastare la suscettibilità all erosione e di proteggere le falde dagli inquinanti.

3 La strategia tematica per la protezione del suolo - COM(2006)231 identifica i principali processi di degradazione del suolo L erosione La diminuzione di sostanza organica La contaminazione locale o diffusa L impermeabilizzazione La compattazione La perdita di biodiversità La salinizzazione Le alluvioni e gli smottamenti

4 L'erosione E' il principale processo di degradazione del suolo Degradazione Forme Area degradata (x 10 6 ha) Fisica Compattazione 68 Sommersione 10 Subsidenza di suoli organici 5 Erosione idrica 1094 Erosione eolica 548 Chimica Perdita di nutrienti e di sostanza organica 135 Salinizzazione/alcalinizzazione 76 Acidificazione 6 Inquinamento da composti inorganici e organici 22 Biologica Perdita di biodiversità? (da Fierotti, 2002)

5 L'erosione Si ha perdita di suolo quando la velocità di asportazione è maggiore della velocità di formazione del suolo. La perdita di suolo > 2 t ha -1 anno -1 può determinare degradazione nell'arco di anni. Perdite di suolo pari a t ha -1 sono state registrate a seguito di violenti nubifragi. In situazioni particolari si può arrivare a perdere 200 t ha -1 anno -1.

6 L'erosione produce effetti spettacolari

7 Islanda: terra del fuoco e del ghiaccio L'interazione tra condizioni ambientali (vulcani, freddo, acqua e vento) e la natura del suolo, fragile e lento a formarsi, ha innescato ed alimentato irreversibili processi erosivi. Soil erosion: in queste due parole si concentra per gli studiosi islandesi il vero problema ambientale. All'arrivo dei vichinghi ( d.c.) l'isola era coperta da foreste che furono abbattute per far posto all'allevamento e all'agricoltura. Nel 1907 è stato fondato il Soil Conservation Service of Iceland (SCSI).

8 THE DUST BOWL (1930)

9 L'erosione in Europa In Europa si stima che 115 milioni di ha (12% della superficie) siano sottoposti ad erosione idrica; mentre l'erosione eolica minaccia 42 milioni di ha. I suoli del bacino del Mediterraneo sono particolarmente vulnerabili all'erosione a causa della sfavorevole combinazione di clima, copertura vegetale, morforilievo e caratteristiche pedologiche (perdite di suolo > 15 t ha -1 anno -1 ). L'erosione nei suoli dell'eu causa costi annui pari a miliardi di euro. (COM(2006)231)

10 Key messages to take home Suoli erosi sono suoli meno fertili Suoli meno fertili sono suoli meno produttivi Suoli meno produttivi minacciano la sicurezza alimentare, diminuiscono l'abitabilità di un territorio e contrastano la sopravvivenza delle comunità Fattori fisici condizionano significativamente la fertilità integrale di un suolo e la produttività delle colture

11 Indicatori della fertilità fisica del suolo e loro significato diagnostico Parametro Informazione Tessitura Stabilità della struttura Densità apparente e porosità Infiltrazione Drenaggio del suolo Profondità utile del suolo Ritenzione e movimento dell'aria e dell acqua, dei nutrienti, degli inquinanti; lavorabilità, erodibilità Coesività degli aggregati, resistenza all erosione, suscettibilità al compattamento ed al ristagno idrico, lavorabilità, capacità idrica Grado di compattazione, lavorabilità, erodibilità, abitabilità fisica (capacità di ospitare aria, acqua, apparati radicali ed attività biologica) Movimento dell'acqua in eccesso, permeabilità, erodibilità, tendenza al ristagno Controllo dei flussi idrologici, attitudine a ricevere lo spandimento di fanghi, reflui e compost, trasporto di soluti, vulnerabilità delle risorse idriche Volume di espansione radicale, disponibilità di acqua e di elementi nutritivi, potenziale di erosione, coltivabilità, destinazione d'uso del suolo

12 LA TESSITURA Indica la percentuale in peso delle diverse classi granulometriche (sabbia, limo, argilla) nella terra fine (Ø < 2mm). Proprietà pedogenetica. Caratterizza il profilo termico, la lavorabilità, la permeabilità all'aria ed all'acqua, la reattività delle superfici, la capacità idrica del terreno.

13 LA TESSITURA Classificazione dimensionale delle particelle di suolo

14 Valutazione sensoriale in campagna della tessitura Sensazione tattile Abrasione Smerigliatura Saponosità Adesività Componente granulometrica Sabbia grossa Sabbia fina Limo Argilla

15 Triangolo della tessitura secondo USDA Clay: argilloso Silty clay: argilloso limoso Silty clay loam: franco limoso argilloso Sandy clay: argilloso sabbioso Sandy clay loam: franco sabbioso argilloso Clay loam: franco argilloso Loam: franco Silt loam: franco limoso Silt: limoso Sandy loam: franco sabbioso Loamy sand: sabbioso franco Sand: sabbioso

16 Triangolo della tessitura secondo USDA

17 Triangolo della tessitura secondo ISSS

18 La riserva idrica utile varia con la tessitura del suolo Sand: sabbioso Sandy loam: franco sabbioso Loam: franco Silt loam: franco limoso Clay loam: franco argilloso Clay: argilloso Suoli sabbiosi < suoli limosi < suoli argillosi e ricchi di humus

19 LA STRUTTURA Esprime l'arrangiamento spaziale delle particelle del suolo a costituire grumi o aggregati, in combinazione con differenti tipi di pori, secondo uno scala gerarchica di aggregazione a formare sistemi fisicamente eterogenei e spazialmente complessi. Nella dinamica di formazione (e di degradaziazione) della struttura sono coinvolte vicende biotiche, climatiche, colturali, antropiche e pedogenetiche. L'architettura strutturale è definita: nei suoli indisturbati dai processi di pedogenesi, nei suoli coltivati dalle pratiche agronomiche. Rappresenta il principale indicatore della fertilità fisica

20 Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo uno scala gerarchica di aggregazione Le particelle primarie si aggregano a costituire particelle composte strutturate definite ped

21 Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo uno scala gerarchica di aggregazione Microaggregati e macroaggregati si formano per opera di cementi diversi, che facilitano lo stabilirsi delle forze di coesione tra materiali organici ed inorganici del suolo

22 Schematizzazione di un aggregato strutturale glomerulare

23 La forma e la dimensione degli elementi strutturali identificano il tipo di struttura

24 Le dimensioni ed il grado di distinguibilità determinano, rispettivamente, la classe e il grado molto fine (< 1 mm) fine (1-2 mm) media (2 5 mm) grossolana (5 10 mm) molto grossolana (> 10 mm) assente: aggregati non riconoscibili poco sviluppata: aggregati riconoscibili solo dall osservazione dell orizzonte scalzato mediamente sviluppata: aggregati ben riconoscibili già dall osservazione dell orizzonte molto sviluppata: aggregati ben riconoscibili dalla semplice osservazione dell orizzonte

25 La struttura è una proprietà dinamica e rappresenta il risultato dei processi che aggregano, cementano, oppure compattano e disperdono i costituenti del suolo

26 La formazione e la stabilità degli aggregati è correlata a: la tessitura il contenuto e la natura dei minerali argillosi il tipo e la concentrazione di cationi di scambio il contenuto di ossidi di ferro e di alluminio il contenuto di CaCO 3 il contenuto ed il tipo della sostanza organica (humus, esopolisaccaridi, glomalina) le comunità biotiche (batteri, funghi, lombrichi) lo sviluppo degli apparati radicali delle piante (Leguminosae)

27 Materiali organici ed inorganici determinano la genesi di tipi strutturali differenti

28 La glomalina è una glicoproteina prodotta dalle micorrize dell'ordine delle Glomales

29 La degradazione della struttura La struttura può essere distrutta: da lavorazioni frequenti e profonde dall azione battente della pioggia e dalla compressione dai processi di rapido inumidimento che generano compressione dell'aria all'interno dei pori per dispersione dei colloidi dovuta al Na di scambio o a perdita di SOM per mineralizzazione

30 Determinazione della stabilità degli aggregati Metodo a vaglio umido (Tiulin modif.) I. S. S. P dispersione _ aggregati P tot P residuo 100

31 LA POROSITA Esprime il grado in cui la massa di suolo è permeata da pori o interstizi; si misura indirettamente tramite la densità assoluta e la densità apparente. Densita reale Massa di un volume unitario di particelle di suolo (spazi vuoti esclusi). Si può misurare con un picnometro e si esprime in kg dm -3. Generalmente varia da 1-2 a 3 kg dm -3 a seconda della tessitura, della mineralogia delle particelle solide e del contenuto in sostanza organica. Densita apparente Massa di un volume di suolo indisturbato (spazi vuoti compresi) prelevato con un cilindro ed essiccato a 105 C; si esprime in kg dm -3. La densità apparente varia da 0.8 a 2.0 kg dm -3 a seconda della tessitura e della struttura del suolo.

32 Valori della densità reale di alcune componenti della fase solida del suolo Componente Densità (kg dm -3 ) Acqua 1,00 Quarzo e minerali argillosi 2,65 Ossidi di ferro > 3,0 Calcare 2,71 Silice amorfa 2,20 Sostanza organica umificata 1,2-1,5

33 LA POROSITA Collegata alla struttura è un parametro importante per esprimere la fertilità fisica del suolo. Porosità D reale D D reale apparente 100 La porosità è costituita da un sistema articolato e continuo di fessure e pori, di diversa forma e diametro, che attraversano il suolo sia verticalmente che orizzontalmente. La porosità del suolo dipende dagli stessi fattori che controllano la struttura del terreno: tessitura, contenuto e natura dei cementi organici, profondità del profilo, cationi di scambio, calcare, ossidi di Fe e Al, forme di gestione, umidità del suolo, componente biotica

34 Valori tipici di densità e porosità di alcune tipologie di suolo D reale (kg dm -3 ) D apparente (kg dm -3 ) Porosità (%) Suoli agrari non organici (A p ) Tessitura media-pesante 2,60 1,4 1, Tessitura leggera 2,60 0,8 1, Sottosuoli e roccia madre 2,65 1,5 1, Pascoli, suoli forestali (A) 2,40 0,8 1, Suoli torbosi 1,40 0,1 0,

35 IL SISTEMA DEI PORI DEL TERRENO La distribuzione e l'estensione del sistema dei pori determina le condizioni strutturali del suolo che controllano: il ricambio e la composizione dell'aria tellurica i movimenti dell'acqua e la capacità di ritenuta idrica la suscettibilità al ristagno o all'erosione la lavorabilità la crescita degli apparati radicali la mobilità degli elementi nutritivi e degli xenobiotici gli spostamenti della pedofauna e lo spazio biologico dell'edaphon i processi microbici (mineralizzazione della S.O., nitrificazione)

36 In funzione della porosità, i suoli possono essere così classificati: terreno molto compatto < 5% terreno compatto 5-10% terreno moderatamente poroso 10-25% terreno poroso 25-40% terreno altamente poroso > 40% La completa caratterizzazione dei pori del terreno è possibile mediante tecniche di analisi di immagine di sezioni sottili di campioni di suolo indisturbato. Caratteri distintivi dei pori del terreno sono la morfologia (regolari, irregolari, allungati) la dimensione la continuità l'arrangiamento spaziale

37 INFLUENZA DELLE TRE FRAZIONI GRANULOMETRICHE SU ALCUNE CARATTERISTICHE DEL SUOLO Caratteristica Sabbia Limo Argilla Capacità di ritenzione idrica Bassa Media/Alta Alta Aerazione Buona Media Scarsa Velocità di drenaggio Alta Bassa/Media Molto lenta Livello di sostanza organica Basso Medio/Alto Alto/Medio Decomposizione della sostanza organica Rapida Media Lenta Riscaldamento in primavera Rapido Moderato Lento

38 INFLUENZA DELLE TRE FRAZIONI GRANULOMETRICHE SU ALCUNE CARATTERISTICHE DEL SUOLO Caratteristica Sabbia Limo Argilla Resistenza alla lavorazione Bassa Media Alta Erosione eolica Moderata Alta Bassa Erosione idrica Bassa Alta Bassa, se aggregata Alta, se dispersa Lisciviazione Alta Media Bassa (alta se fessurata) Ritenzione dei nutrienti Bassa Medio/ alta Alta Potere tampone Basso Medio Alto

39 CARATTERISTICHE DEI SUOLI IN RELAZIONE ALLA FRAZIONE GRANULOMETRICA PREVALENTE Tessitura Vantaggi Svantaggi Suoli franchi Acqua in eccesso facilmente drenata Buona ritenzione di acqua per la pianta Lavorazione facile quasi sempre Buon potenziale di elementi nutritivi per la pianta Sabbia grossa Drenaggio e lavorazione facili Riscaldamento rapido in primavera Scarsa capacità di ritenzione idrica (suoli assetati ) Scarso potenziale di nutrienti (suoli affamati ) Scarsa capacità di trattenere i nutrienti (per lisciviazione) Riscaldamento lento in primavera

40 Tessitura Vantaggi Svantaggi Sabbia fine e limo CARATTERISTICHE DEI SUOLI IN RELAZIONE ALLA FRAZIONE GRANULOMETRICA PREVALENTE Lavorazione facile Predisposizione all erosione, al compattamento e allo intasamento dei pori Argilla Buon potenziale di elementi nutritivi Buona ritenzione di elementi nutritivi dopo fertilizzazione Buona ritenzione di acqua per la pianta Drenaggio scarso dell acqua in eccesso (rischio di sommersione) Lavorazione energeticamente dispendiosa Dopo la pioggia si formano facilmente pozzanghere al passaggio di animali e macchine Formazione di superfici durissime nei periodi siccitosi Coltivazione possibile solo con certe disponibilità di acqua