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 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

4 THE DUST BOWL (1930)

5 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.

6 LA TESSITURA Classificazione dimensionale delle particelle di suolo

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

8 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

9 Triangolo della tessitura secondo USDA

10 Triangolo della tessitura secondo ISSS

11 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

12 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

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

14 Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo uno scala gerarchica di aggregazione Microaggregati e macroaggregati si formano per opera di cementi diversi a seconda del tipo di suolo e di gestione

15 Le proprietà correlate alla stabilità degli aggregati sono: 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 la composizione e l attività delle comunità biotiche

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

17 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

18 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.

19 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

20 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

21 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,

22 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)

23 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

24 La degradazione della struttura La struttura può essere distrutta: da lavorazioni frequenti e profonde dall azione battente della pioggia dai processi di inumidimento (rigonfiamento) ed essiccazione (contrazione) dal contenuto di Na di scambio dalla scarsa resistenza della S.O. alla mineralizzazione

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

26 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

27 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

28 CARATTERISTICHE DEI SUOLI IN RELAZIONE ALLA FRAZIONE GRANULOMETRICA PREVALENTE Tessitura Suoli franchi Vantaggi Acqua in eccesso facilmente drenata Buona ritenzione di acqua per la pianta Lavorazione facile quasi sempre Buon potenziale di elementi nutritivi per la pianta Svantaggi 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

29 CARATTERISTICHE DEI SUOLI IN RELAZIONE ALLA FRAZIONE GRANULOMETRICA PREVALENTE Tessitura Sabbia fine e limo Vantaggi Lavorazione facile Svantaggi 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