CHIMICA DEL SUOLO. Coordinatore. Paolo Sequi

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1 CHIMICA DEL SUOLO Coordinatore Paolo Sequi Testi di: Enza Arduino, Mario Businelli, Luciano Carloni, Paolo Fontana, Linda Federico Goldberg, Carlo Gessa, Renato Levi-Minzi, Paolo Nannipieri, Clara Petronici, Luciano Radaelli, Riccardo Riffaldi, Paolo Sequi, Sandro Silva, Ciro Testini, Antonio Violante, Pietro Violante e Ermanno Zanini. p.tcaji CmniCD DEL SUOLO PATRON EOIIORE PATRON EDITORE BOLOGNA 1989

2 Indice della materia rrcsentazione pag. 5 Parte prima ASPETTI CHIMICI DELLA PEDOGENESI 1. I fattori di formazione dei suoio (P. VIOLANTE)» La matriee litologica» La composizione della crosta terrestre» Le rocce ignee» Le rocce metamorfiche» Le rocce sedimentarie» minerali che costituiscono le rocce» La stabilita dei minerali» llclima» ^ Entita biotiche >> La vegetazione» Entita microbiotiche, micro e macrofauna» Ilrilievo» II tempo» L'uomo» I process! di aiterazione («weathering») (P. VIOLANTE)» Disgregazione delle rocce» L'azionedell'energiaraggiantesolare» L'azione dell'acqua» La cristallizzazione» L'azione del vento» Le attivita biotiche» Decomposizione delle rocce» Idratazione e disidratazione» 65

3 8 Indice della materia lutlltv della materia Idrolisi pag Ossidazione» Chelazione» Scambio ionico» Solubilizzazione» I prodotti dell'alterazione» La mobilita degli ioni» II potenziale ionico» La composizione chimica delle acque superficiali» I minerali argillosi» gi Gli ossidi» gg Allofani e imogolite» g Altri minerali» g9 3. I process! di pedogenesi (P. VIOLANTE)» Meccanismi e reazioni che caratterizzano i processi di pedogenesi» Classificazione dei suoii (E. ARDUINO, E. ZANINI)» Introduzione» loo 4.2. La moderna sislematica genelica dei suoli» Classificazione dei suoli deirurss» Classificazione dell'europa occidentale» Classificazione dell'u.s.d.a. e Soil Map of the World (F.A.O. -U.N.E.S.C.O.)» Altri sistemi di classificazione» Criteri generalmente impiegati nelle classificazioni di tipo genetico» Designazione internazionale degli orizzonti» Strutture delle maggiori classificazioni sislematiche» Classificazioni di tipo genelico-ecologico» Classificazioni basate sull'analisi del pedon» Le fasi solide Parte seconda I COSTITUENTI DEL SUOLO E LE LORO PROPRIETA CHIMICO-FISICHE (C. TESTINI, C. GESSA)» II suolo e la piania» ng 5.2. Tessitura e caratteristiche generali delle diverse frazioni granulometriche» I costituenti inorganici: minerali cristallini e amorfi» I silicati» Gli ossidi ed idrossidi di Fe, Al, Ti, Mne Si» Cariche permanenti e variabili, o ph-dipendenti» costituenti organici» costituenti della frazione organica del suolo» Estrazione e frazionamento dei composti umici» Caratteristiche chimiche e chimico-fisiche dei composti umici» 146 6, 1,0 Ni'uinhio cationico ((I. GESSA, C. TESTINI) Pag- '51 6.1, Premessa» '^ Capacita di scambio cationico» Basi di scambio e grado di saturazione» II doppio strato elettrico» Lo spessore del doppio strato elettrico» , La reazione di scambio e i fattori che ne condizionano I'equilibrio» Proprieta dei cationi» Proprieta dello scambiatore» , Aspeiti quantitativi dei processi di scambio cationico» Isoterme di scambio '» Alcune considerazioni termodinamiche suue reazioni di scambio cationico» Le equazioni dello scambio cationico e loro significato» 171 7, Ailsorbimento anionico ((, GESSA, C. TESTINI)» Considerazioni generali» Adsorbimento negativo» Adsorbimento positivo non specifico» Adsorbimento specifico» Adsorbimento dei fosfati» Aspetti agronomici del fosforo nel suolo» 184 N. 11 (ill del suolo e la sua regolazione (C. GESSA, C. TESTINI)» 187 K.I. II ph del suolo» ' Determinazione del ph» ' II suolo come sistema tampone» ' Meccanismi di regolazione del ph nei suoli» ' Meccanismo di regolazione del ph nei suoli calcarei, salini ed alcalini >> '94 9. I rapport! acqua-terreno (C. TESTINI)» ' fattori che condizionano le interazioni fra acqua e terreno» Lo stato energetico e le condizioni dell'acqua nel sistema acqua-terreno» potenziale totale acqua-terreno» Potenziale di matriee» Potenziale di soluto» Potenziale gravitazionale» Aliri potenziali» Contenuto in acqua e potenziale dell'acqua nel terreno» Le caratteristiche del terreno che condizionano I'infiltrazione, la ritenzione e la cessione dell'acqua» Processi di infiltrazione» Disponibilita dell'acqua presente nel terreno» Costruzione delle curve tensiometriche» La valutazione del contenuto in acqua del terreno» 211

4 10 Indice della material. liiilh e imta materia 10. La fase gassosa (P- SEQUI) pag Composizione Ricambio dell'aria tellurica Processi di diffusione» Processi per flusso di massa» II suolo come sistema biologico Parte terza BlOCHIMICA DEL SUOLO (P. SEQUI, P. NANNIPIERI)» Gli organismi del suolo» Mesofauna» Microfauna» Microflora» Peculiarita di espressione delle funzioni vitali nel suolo» Associazioni e successioni microbiche» Catenealimentari» Adattamento a condizioni di carenzaalimentare» Influenze specifiche del sistema suolo» Influenza degli organismi viventi suue proprieta del suolo» Azioni fisicbe» Azioni chimiche» I poo/, o comparti degli element! nutritivi» Le reazioni vettoriali» II tessuto enzimatico del suolo» Genesi e categorie di enzimi del suolo» Proprieta degli enzimi accumulati» Stabilizzazione degli enzimi accumulati» Concezione biochimica delle popolazioni viventi» Determinazione quantitativa della biomassa microbica» L'er/ap/io/i come parte vivente della sostanza organica» Sostanza organica e cicio del carbonio (P. SEQUI)» Eterogeneita della sostanza organica» Itipi» Leclassi» costituenti» processi collegati air umificazione» Gli apporti organici» La degradazione» Resintesi e polimerizzazioni» Le principali teoriesull'umificazione» La mineralizzazione della sostanza organica umificata» II twrnove/-della sostanza organica» significato ambientale ed energetico» 273 III Le I'liii/ioni agronomicbe della sostanza organica (P. SiiQUi) pag Influenza suue proprieta fisiche» ineccanisini di azione» Influenza in diversi tipi di suolo» , Interazioni con i prodotti organici di sintesi» 284 I.1.3. Funzioni nutrizionali» La riserva di elementi nutritivi» Proprieta chelanti e loro conseguenze» Altri meccanismi» 288 II. 4. Funzioni derivanti dalle attivita enzimatiche» 289 1V^. Attivita fisiologiche» I ( It'll biogeoebimici dei principali elementi nutritivi tl IT DI RICO GOLDBERG, P. NANNIPIERI)» Generalita» llcidodeh'a/oto» Le principali riserve ed i piu importanti scambi tra i diversi comparti ambientali» ciclo pedologico dell'azoto ed i sottocicli che lo compongono» 300 I t.l. 11 ciclo del fosforo» Le principali riserve e i pifi importanti scambi tra i diversi comparti ambientali» sottocicli che compongono il ciclo del fosforo» ciclo dello zolfo» Le principali riserve e i piii importanti scambi tra i diversi comparti ambientali» ciclo pedologico dello zolfo» Interazioni tra i cicli degli elementi nutritivi» 327 n) I fattori della fertilita 11. La fertilita Parte quarta LA CHIMICA DEL SUOLO E LA FERTILITA (P. SEQUI) >> concetto di fertilita» Interdipendenza dei fattori della fertilita» 334 Id. l e proprieta fisiche (L. RADAELLI)» La tessitura» Introduzione» Classificazione granulometrica delle particelle» Tessitura apparente e tessitura reale» Determinazione della tessitura» Caratteristiche delle frazioni granulometriche» 340

5 12 Indice della materia hhlli vilclld materia La porosita : pag Introduzione» Misura della porosita» Caratteristiche dei terreni in funzione della porosita» La struttura» Introduzione» Composizione e morfologia degli aggregati» Genesi della struttura» Fattori di degradazione della struttura» Conclusioni circa la dinamica di formazione della struttura» Determinazioni della struttura e della stabilita di struttura» colore del suolo» La temperatura del terreno» Gli elementi nutritivi (C. PETRONICI)» Importanza dei diversi elementi per la nutrizione delle piante» La nutrizione delle piante» Assorbimento radicale» Assorbimento fogliare» Azoto >> Riserve e forme di azoto nel suolo» Apporti» Asportazioni» Fosforo» Riserve e forme di fosforo nel suolo» Apporti» Asportazioni» Zolfo >> Riserve e forme di zolfo nel suolo» Apporti» Asportazioni» Potassio» Riserve e forme di potassio nel suolo» Apporti» Asportazioni» Calcio» Riserve e forme di combinazione nel suolo» Apporti» Asportazioni» Magnesio» Riserve e forme di combinazione nel suolo» Apporti >> Asportazioni» Microelementi» Riserve e disponibilita nei suoli» Carenze e limiti di tolleranza» Microelementi assorbiti in forma cationica» Microelementi assorbiti in forma anionica» Apporti di microelementi» Asportazioni» 380 IK Auuiimlie di composizione e processi di degradazione di origine naturale (P. SEQUI) P^S Anomaliedi composizione del suolo» La desertificazione» L'erosione» Gli scompensi negli equilibri delle popolazioni vegetali» 385 T / -.iidli anomali 19. I Niudi acidi e la loro correzione (A. VIOLANTE) >> Perche i suoli sono acidi >» Cause di acidificazione dei suoli» Naturadell'acidita dei suoli» Chimica deu'alluminio» Acidita attuale e acidita potenziale; grado di saturazione basica» Fattori che influenzano la crescita delle piante nei suoli acidi» Disponibilita dei fosfati e di altri elementi nutritivi» Correzione dei suoli acidi» Fabbisogno in calce» I terreni salini ed alcalini (L. CARLONI)» Origine dei sali» Determinazione ed espressione della salinity e dell'alcalinita» I terreni salini» Formazione dei terreni salini» Caratteristiche chimiche e fisiche dei terreni salini» Influenza dei sali sulle colture» La bonifica dei terreni salini» terreni alcalini» Processi di alcalinizzazione» Caratteristiche chimiche e fisiche dei terreni alcalini» Sviluppo delle colture nei terreni alcalini» Correzione dei terreni alcalini» Criteri generali per I'utilizzazione agricola di terreni salini ed alcalini >> I suoli sommersi e il potenziale redox (P. SEQUI)» Caratteristiche e tipi di suoli sommersi» Leossidoriduzionieil loro significato nel suolo» Accettori di elettroni» Donatori di elettroni» potenziale di ossidoriduzione» Significato pratico del potenziale redox nel suolo» Trasformazioni chimiche nei suoli sommersi» Azoto» Ferro» Manganese» Zolfo >> Cenni sui terreni di risaia» 432

6 12 Indice della materia hhllivilclld materia La porosita : pag Introduzione» Misura della porosita» Caratteristiche dei terreni in funzione della porosita» La struttura» Introduzione» Composizione e morfologia degli aggregati» Genesi della struttura» Fattori di degradazione della struttura» Conclusioni circa la dinamica di formazione della struttura» Determinazioni della struttura e della stabilita di struttura» colore del suolo» La temperatura del terreno» Gli elementi nutritivi (C. PETRONICI)» Importanza dei diversi elementi per la nutrizione delle piante» La nutrizione delle piante» Assorbimento radicale» Assorbimento fogliare» Azoto >> Riserve e forme di azoto nel suolo» Apporti» Asportazioni» Fosforo» Riserve e forme di fosforo nel suolo» Apporti» Asportazioni» Zolfo >> Riserve e forme di zolfo nel suolo» Apporti» Asportazioni» Potassio» Riserve e forme di potassio nel suolo» Apporti» Asportazioni» Calcio» Riserve e forme di combinazione nel suolo» Apporti» Asportazioni» Magnesio» Riserve e forme di combinazione nel suolo» Apporti >> Asportazioni» Microelementi» Riserve e disponibilita nei suoli» Carenze e limiti di tolleranza» Microelementi assorbiti in forma cationica» Microelementi assorbiti in forma anionica» Apporti di microelementi» Asportazioni» 380 IK Auuiimlie di composizione e processi di degradazione di origine naturale (P. SEQUI) P^S Anomaliedi composizione del suolo» La desertificazione» L'erosione» 385 IK 4. Gli scompensi negli equilibri delle popolazioni vegetali» 385 T / anomali 19, I suoli acidi e ia loro correzione (A, VIOLANTE) >> Perche i suoli sono acidi >» Cause di acidificazione dei suoli» Naturadell'acidita dei suoli» Chimica deu'alluminio» Acidita attuale e acidita potenziale; grado di saturazione basica» Fattori che inf luenzano la crescita delle piante nei suoli acidi» Disponibilita dei fosfati e di altri elementi nutritivi» Correzione dei suoli acidi» Fabbisogno in calce» , I lerreni salini ed alcalini (L. CARLONI)» Origine dei sali» Determinazione ed espressione della salinity e dell'alcalinita» I terreni salini» Formazione dei terreni salini» Caratteristiche chimiche e fisiche dei terreni salini» Influenza dei sali sulle colture» La bonifica dei terreni salini» terreni alcalini» Processi di alcalinizzazione» Caratteristiche chimiche e fisiche dei terreni alcalini» Sviluppo delle colture nei terreni alcalini» Correzione dei terreni alcalini» Criteri generali per I'utilizzazione agricola di terreni salini ed alcalini >> I suoii sommersi e ii potenziale redox (P. SEQUI)» Caratteristiche e tipi di suoli sommersi» Leossidoriduzionieil loro significato nel suolo» Accettori di elettroni» Donatori di elettroni» potenziale di ossidoriduzione» Significato pratico del potenziale redox nel suolo» Trasformazioni chimiche nei suoli sommersi» Azoto» Ferro» Manganese» Zolfo >> Cenni sui terreni di risaia» 432

7 16 Indice della materia Residui urban! pag Fanghi di depurazione delle acque» Residui solid! urban!» Residui industrial!» Residui agro-alimentari» Residui di altre industrie» Residui agricoli» Residui di colture erbacee» Residui di colture arboree» II controllo degli inquinamenti in agricoltura: gli inquinanti inorganici (R. RIFFALDI, R. LEVI-MINZI)» Introduzione» Inquinamento del terreno da metalli pesanti» Origine dei metalli pesanti nel terreno» Contenuto e proprieta dei metalli pesanti nel terreno» Contenuto» Proprieta chimico-fisiche» Forme e reazioni dei metalli pesanti nel terreno» Trasformazioni biologiche» Fattori di controllo dei metalli pesanti» Controllo nel terreno» Scelta delle piante» II controllo degli inquinamenti in agricoltura: gli inquinanti organici (M. BUSINELLI)» Fitofarmaci» Introduzione» Adsorbimento» Movimento nel suolo» Decomposizione» Persistenza» Inquinanti organici da impiego non agricolo: i bifenili policlorurati (PCB) >> Introduzione» Interazione col suolo» 606 Indice analitico» 609