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 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)

8 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).

9 THE DUST BOWL (1930)

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 Triangolo della tessitura secondo USDA

15 Triangolo della tessitura secondo ISSS

16 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

17 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 degradazione) 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

18 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 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

19 Schematizzazione di un aggregato strutturale glomerulare

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

21 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)

22 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

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

24 LA POROSITA Collegata alla struttura è un parametro importante per esprimere la fertilità fisica del suolo. Porosità Dreale 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

25 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.

26 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

27 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,

28 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

29 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

30 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

31 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

32 La fertilità chimica

33 La fertilità chimica di un suolo è la capacità continuata nel tempo di fornire gli elementi della nutrizione minerale delle piante in forma disponibile ed in quantità bilanciate

34 Indicatori della fertilita chimica del suolo e loro significato diagnostico C totale (e sostanza organica) Forme dell azoto (N totale, N organico, N-NH4 + e N-NO3 - ) Riserva di nutrienti e delle risorse biologiche, stabilità della struttura, ritenzione di pesticidi e di acqua Riserva di nutrienti e qualità della sostanza organica, tasso di immobilizzazione e di mineralizzazione, potenziale di lisciviazione del nitrato e di inquinamento delle falde P assimilabile e K scambiabile ph Capacità di scambio cationico Grado di saturazione in basi Conducibilità elettrica Calcare totale e attivo Contenuto in micronutrienti, metalli pesanti (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) e agrofarmaci Disponibilità dei nutrienti per le piante Disponibilità dei nutrienti, assorbimento e mobilità degli inquinanti, crescita ed attività microbica Potere tampone del suolo, capacità di ritenzione e di rilascio dei nutrienti Potere tampone del suolo Disponibilità dei nutrienti per le piante, salinità ph, disponibilità dei nutrienti per le piante, struttura Livelli di contaminazione locale e diffusa; attitudine a ricevere lo spandimento di fanghi, reflui e compost; vulnerabilità del suolo e delle risorse idriche; forma d'uso del suolo

35 Il grado di reazione (ph) del suolo Il grado di reazione, o ph, del terreno rappresenta la misura quantitativa del grado di acidità o di alcalinità di un suolo. Il valore di ph può essere determinato in: - una sospensione 1:2.5 (1g/2.5 ml) suolo/acqua, oppure in una sospensione 1:2.5 suolo/soluzione 0,01 M CaCl 2 (acidità reale), - oppure in una sospensione 1:2.5 suolo/soluzione acquosa 1 M KCl (acidità potenziale). Il ph del suolo condiziona: - l abitabilità per le specie vegetali - lo sviluppo della biomassa microbica - l assimilabilità e la mobilità dei nutrienti - la mobilità delle specie tossiche - le caratteristiche chimico-fisiche del sistema

36 CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI IN BASE AL GRADO DI REAZIONE Scala IUSS Scala USDA Classificazione ph in H 2 O Classificazione ph in H 2 O Estremamente acidi < 4,5 Peracidi Acidi Subacidi Neutri Subalcalini Alcalini Peralcalini < 5,3 5,4-5,9 6,0-6,7 6,8-7,2 7,3-8,1 8,2 8,8 > 8,8 Molto fortemente acidi Fortemente acidi Moderatamente acidi Debolmente acidi Neutri Debolmente alcalini Moderatamente alcalini Fortemente alcalini 4,5-5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 6,1-6,5 6,6-7,3 7,4-7,8 7,9-8,4 8,5-9,0 Molto fortemente alcalini > 9,0

37 VARIAZIONE DELLA DISPONIBILITÀ DEI NUTRIENTI AL VARIARE DEL ph DEL SUOLO

38 INDICE DEL POTERE CLOROSANTE IPC = (CaCO 3 ) attivo x 10 4 / (Fe) 2 dove: CaCO 3 è la % di calcare attivo Fe è il Fe estraibile in ossalato di ammonio. IPC > 100 suscettibilità alla clorosi, ma varia con la specie vegetale e la varietà La clorosi ferrica si manifesta alla ripresa vegetativa con l ingiallimento delle foglie apicali a partire dalle estremità

39 Microelemento Lindsay e Norvell (1978) 1 Lakanen ed Ervio (1971) 2 Povero Normale Ben dotato Povero Normale Ben dotato Rame (Cu) < 0,2 0,2-1,0 > 1,0 < > 10 Ferro (Fe) < 2,5 2,5-4,5 > 4, Manganese (Mn) < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 < > 100 Zinco (Zn) < 0,5 0,5-1,0 > 1,0 < > 10 Boro (B) Estratto di suolo in acqua calda 3 < 0,2 0,2-0,5 > 0,5 Molibdeno (Mo) Estrazione con soluzione di Tamm (Grigg, 1953) 4 < 0,2 0,2-0,4 > 0,5 Cloro (Cl) Estratto in acqua 5 < > 10 Dipende molto dalla tolleranza di ciascuna specie vegetale Cobalto (Co) Estratto in acido acetico 2,5% a ph 2,5 6 Metodo per suoli con ph > 6,5 < 0,1 0,1-2 > 2 Valori superiori per suoli acidi