La composizione chimica del terreno

Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Viticole ed Enologiche AGRONOMIA Docente: Marino Perelli Cenni di chimica del terreno La sostanza organica nel terreno La composizione chimica del terreno Dipende primariamente dalla roccia madre E in generale dal processo pedogentico Verrà trattata nel corso specifico Qui ricordiamo solo alcuni aspetti Apporti: Concimi Pioggia Vento Nutrienti nel terreno Riserva (poco disponibile) Frazione scambiabile (soprattutto cationi) Frazione solubile (assimilabile per le colture) Perdite: Asportazioni Lisciviazione Erosione 1 2 3 Capacità di scambio cationico K scambiabile (mg/kg) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Potassio e C.S.C. Molto elevato Elevato Medio Scarso Molto scarso 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 C.S.C. (meq/100 g) K scambiabile (mg/kg) Potassio e magnesio 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Molto elevato Elevato Medio Scarso Molto scarso 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 Mg scambiabile (mg/kg) 4 5 6 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 1

l ciclo dell Azoto Fissazione e deposizioni atmosferiche Letame, liquami e fanghi Fissazione biologica da leguminose Azoto organico Mineralizzazione Asportazioni col raccolto Residui colutrali Immobilizzazione Azoto atmosferico Assimilazione Ammonio (NH+ 4 ) Volatilizzazione Nitrati - (NO 3 ) Componenti Input al suolo Perdite dal suolo Fissazione industriale (concimi minerali) Denitrificazione Erosione e runoff Lisciviazione 7 Il ciclo del Fosforo Letame, liquami e fanghi Fosforo organico Microrganismi Residui vegetali Humus Residui colutrali Assimilazione Concimi minerali Minerali primari (apatite) Erosione e runoff Composti secondari Fosforo nella (CaP, FeP, MnP, AlP) soluzione Superfici dei circolante minerali HPO -2 4 Precipitazionze (argille, ossidi di Fe H 2 PO -1 4 Lisciviazione e Al, carbonati) Laurea in Scienze e Tecnologie Desorbimento Viticole Enologiche A.A. (solitamente minima) Corso di Agronomia ed 2008/2009 - Mineralizzazione Immobilizzazione Adsorbimento Asportazioni col raccolto Deposizione atmosferiche Solubilizzazione Dissoluzione Componenti Input al suolo Blocco Perdite dal suolo 8 Il ciclo del Potassio Asportazioni col raccolto Concimi minerali Assimilazione Potassio nella soluzione circolante (K + ) Residui colutrali Potassio Lisciviazione minerale Componenti Input al suolo Letame, liquami e fanghi Potassio scambiabile Perdite dal suo Erosione e runoff Potassio fissato 9 Il ciclo del Magnesio Asportazioni col raccolto Concimi minerali Residui colutrali Componenti Input al suolo Letame, liquami e fanghi Perdite dal suolo Il ciclo dello Zolfo Deposizioni atmosferiche Letame, liquami e fanghi Residui colutrali Zolfo atmosferico SO 2 gas Componenti Asportazioni col raccolto Concimi minerali Input al suolo Volatilizzazione Perdite dal suolo Ci siete ancora? Assimilazione Magnesio nella soluzione circolante (Mg ++ ) Magnesio Lisciviazione minerale Magnesio scambiabile Erosione e runoff Magnesio fissato 10 Zolfo organico Zolfo minerale o adsorbito Immobilizzazione Mineralizzazione Assimilazione Solfati (SO 4 -- ) Ossidazione Zolfo elementare Ossidazione batterica Riduzione barterica Erosione e runoff Zolfo ridotto Lisciviazione 11 12 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 2

Il sistema periodico Primo Levi, Torino: Einaudi, 1975 CaCO 3 CaO + CO 2 Il ciclo del carbonio Calore 13 14 15 CO 2 É quella che in questo istante, fuori da un labirintico intreccio di sì e di no, fa sì che la mia mano corra in un certo cammino sulla carta, la segni di queste volute che sono segni; un doppio scatto, in su e in giù, fra due livelli d energia guida questa mia mano ad imprimere sulla carta questo punto: questo. Sostanza organica in suolo a prato Radici 10% Humus 85% Organismi 5% 16 17 18 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 3

Sostanza organica Definizione generica Che dovrebbe riferirsi solo alla sostanza organica morta Ovvero i composti organici (con C) che non fanno parte di esseri viventi Costituisce dall 80% al 95% della sostanza organica presente Ma all analisi chimica è il 100% Frazioni 1) Residui organici Materiali di origine animale e vegetale, la cui origine è riconoscibile Di origine naturale o antropica 2) Prodotti intermedi 3) Humus Humus stabile, sostanza organica stabile Carbonio 50-55%, Azoto 5% Rapporto C/N circa 10 Humus Complesso dei composti organici del terreno, ad esclusione dei tessuti vegetali e animali non decomposti, dei loro prodotti di decomposizione parziale e della biomassa del terreno. Questo termine viene usato frequentemente quale sinonimo di sostanza organica del terreno Soil Science Society of America Glossary of Soil Science Terms 1997 19 20 21 Sostanze umiche Gruppo di sostanze di peso molecolare relativamente elevato, di colore da giallo a nero, formate nel terreno per reazioni di sintesi secondaria Il termine viene usato in senso generale per descrivere il materiale colorato o sue frazioni ottenute sulla base delle caratteristiche di solubilità Soil Science Society of America Glossary of Soil Science Terms 1997 Acido umico Sostanza organica di colore scuro che può essere estratta mediante basi diluite e altri reagenti e che precipita dopo acidificazione a ph compreso tra 1 e 2 Soil Science Society of America Glossary of Soil Science Terms 1997 Acidi umici nel terreno Un esempio minimo Terreno: peso di un ettaro: 4 800 t/ha Sostanza organica 1%: 4 800 1% = 48 t/ha Acidi umici 10%: 48 t/ha 10% = 4,8 t/ha 22 23 24 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 4

Residui organici Due concetti importanti 1,4% 1,2% Sintesi microbiche Mineralizzazione Prodotti intermedi Umificazione Decomposizione microbica Coefficiente isoumico Quantità di humus formato da una unità di sostanza organica Coefficiente di distruzione dell humus o coefficiente di mineralizzazione 1,0% 0,8% 0,6% 0,4% 0,2% Sostanze minerali, O 2, CO 2, H 2 O Humus Frazione di humus annualmente decomposta 0,0% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Argilla o calcare (g/kg) 25 26 27 Fattori influenti Coefficiente di mineralizzazione 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% 600 500 400 300 200 100 0 Argilla (g/kg) 100 350 600 Tipo di sostanza organica Origine, composizione Tendenza verso C/N 10 Clima Caldo e secco favoriscono la rapida evoluzione e la distruzione Azioni umane Terreno naturale Tempo Messa a coltura Tecnica molto conservativa Messa a coltura Tecnica poco conservativa Cambio tecnica Cambio temporaneo Abbandono 28 29 30 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 5

Funzioni Nutritiva Cessione di elementi (N, S, P, ecc.) Stimolante Produzione e conservazione di sostanze ormonosimili Energetica La sostanza organica del terreno è il mezzo principale di conservazione nell ambiente dell energia chimica di origine solare fissata attraverso la fotosintesi L energia della sostanza organica del terreno Nutre i microrganismi Trattiene l acqua Forma la struttura Contrasta il compattamento Trattiene i nutrienti Nei composti organici e adsorbiti Terreni Sostanza organica e dotazione in boro 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% < 10 10-20 20-40 >40 Sostanza organica (g/kg) Molto scarsa Scarsa Media Elevata Molto elevata 31 32 33 Per prevenire le carenze di boro Può essere utile la fertilizzazione organica: Che apporta boro Che lega il boro alla sostanza organica Che riduce e rallenta la lisciviazione Che apporta anche altri microelementi Va adottata una strategia complessiva di gestione della fertilità Sostanza organica: la dotazione ottimale Non esiste un valore universale Alcuni esempi di valori adeguati: Sicilia, terreni leggeri: 1% Toscana, terreni di medio impasto: 1,5% Veneto, terreni sabbiosi: 1,5% Emilia, terreni pesanti: 2,5% Sassonia, terreni medio impasto: 3% ecc. In generale, più ce n è meglio è, ma Troppa sostanza organica? Blocco dei nutrienti (azoto) Riduzione dell efficacia di alcuni diserbanti Sottrazione ossigeno Problemi di percorribilità Eccessiva presenza di acqua 34 35 36 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 6

Terreni torbosi Lo sfagno 37 38 39 Coltivazione dei terreni organici o torbosi La reazione Giudizio (classi di reazione) ph 40% ph dei terreni italiani 1) Vale veramente la pena di coltivarli? 2) Creare e mantenere una efficiente rete di scolo delle acqua in eccesso Pensare al possibile abbassamento 3) Gestire con attenzione i nutrienti: Evitare gli eccessi (azoto) Ricordare il possibile blocco 4) Esercitare pressioni limitate Estremamente acido Molto fortemente acido Fortemente acido Moderatamente acido Subacido Neutro Subalcalino Moderatamente alcalino Fortemente alcalino Molto fortemente alcalino < 4,5 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 > 9,1 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% < 5,5 5,5-6,0 6,0-6,8 6,8-7,3 7,3-8,0 8,0-8,5 > 8,5 40 41 42 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 7

ph e disponibilità dei nutrienti: 1) terreni minerali ph e disponibilità dei nutrienti: 2) terreni organici ph e disponibilità dei nutrienti: 3) soluzioni nutritive 43 44 45 Terreni minerali organici 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ferro e reazione < 6 6,1-6,7 6,8-7,2 7,3-7,8 >8 Per prevenire le carenze di ferro Non serve a nulla cercare di correggere il ph del terreno Perchéèimpossibile La reazione va tenuta ben presente nella programmazione della fertilizzazione e nelle scelte colturali ph Molto scarsa Scarsa Media Elevata Molto elevata 46 47 48 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 8

Calcare nei terreni italiani 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 Carbonati (g/kg CaCO3) 90 80 70 60 ph=3,0 ph=3,7 ph=4,3 ph=4,5 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 profondità del terreno (cm) Quantità di calcare necessario a neutralizzare 100 anni di pioggia (1000 mm/anno) a diversi valori di acidità Terreni acidi Rari in Italia Talora torbosi Più spesso minerali Se sommersi il ph si alza Si possono correggere, ma solo temporaneamente Calcare, calce, dolomia, ecc. In notevoli quantità 49 Perelli e Franzin, 1984 50 51 Terreni calcarei Prevalenti in Italia Subalcalini o alcalini Il calcare (CaCO 3 ): Favorisce la formazione della struttura Ma anche di croste Interferisce con la nutrizione potassica Fissa il fosforo e il ferro E l effetto del calcare attivo Misura convenzionale Il calcare Totale (CaCO 3, ma anche MgCO 3 ): E misurato per sviluppo di CO 2 con HCl Attivo Misura convenzionale Trattando il suolo con ammonio ossalato Tradizionale ed utile come riferimento Tarato per la scelta dei portinnesti Portinnesto Riparia Gloire de Montpellier Riparia Rupestris 330 Rupestris du Lot Berlandieri Rupestris 99 Richter Berlandieri Rupestris 110 Richter Berlandieri Rupestris 775 Paulsen Berlandieri Rupestris 1103 Paulsen Berlandieri Riparia S.O. 4 Berlandieri Riparia 420 A Berlandieri Riparia Kober 5 BB Berlandieri Rupestris 140 Ruggeri Berlandieri Rupestris 779 Paulsen Berlandieri Riparia 157.11 Berlandieri Riparia 161.49 Chasselas Berlandieri 41B Fercal Vitis vinifera Calcare attivo (CaCO 3 ) 6 11 14 17 17 17 17 17 20 20 20 20 22 25 40 >40 >40 52 53 54 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 9

I.P.C. Indice del potere clorosante I.P.C. = 104 Calcare Attivo Ferro Ogni tanto torna di moda Funziona nelle aree più settentrionali di coltivazione della vite (Francia del Nord) Salinità Concentrazione di sali (Cl, Na, ecc.) Derivanti: Dal substrato Da acque di falda saline o salmastre Da sommersione da acque marine Da aerosol di acqua salata Da acque irrigue saline Temporanea o permanente Il cloro è solubile e lisciviato Il sodio è legato alla CSC Effetto della salinità Aumento della pressione osmotica π = R T N = R T C m M R: costante dei gas T: temperatura assoluta ( K) N: concentrazione molare C m : concentrazione in massa M: peso molecolare 55 56 57 Salinità complessiva Somma delle singole salinità π misc = R T C mi M i Espressa efficacemente dalla conducibilità elettrica (EC) EC e : conducibilità dell estratto saturo Espressa in ms/cm (o µs/cm) 1 ms/cm = 1 ds/m = 1 mho Salinità e pressione osmotica All incirca: π misc 3,6 10 4 EC e Se misurata su una soluzione (es 1:2) EC e = 200 EC 1:2 Saturazione (%) EC 1:5 = 2,5 EC 1:2 ESP Excangeable Sodium Percentage: All incirca: ESP ESP = Na+ CSC Na + K + + Mg ++ + Ca ++ + Na + 58 59 60 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 10

Terreni Salini Salini-alcalini Alcalini non salini EC e (ms/cm) > 4 > 4 < 4 ESP (%) < 15 > 15 > 15 ph < 8,5 < 8,5 > 8,5 Terreni salini Pressione osmotica eccessiva Possibile plasmolisi Squilibri nutrizionali Tossicità di singoli ioni Cloro, boro, sodio La sensibilità vara con la specie Vite abbastanza tollerante 61 62 63 Terreni sodici Terreni alcalino-sodici EC e Resa nulla Resa al 75% Resa al 100% Fragola 4,0 1,8 1,0 Vite 12 4,1 1,5 Orzo 28 13 8 O alcalini non salini Con molto sodio Ma conducibilità relativamente bassa Deterioramento della struttura Flocculazione dei colloidi Impermeabilità ed asfissia Precipitazione di calcio e magnesio Perdita di sostanza organica Anche effetti tossici diretti Squilibri nutrizionali Causati spesso da acqua di mare Per perdita degli ioni diversi dal sodio (cloro) tendono a divenire sodici 64 65 66 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 11

Che fare? Scegliere colture resistenti Dilavare la salinità Pioggia e/o irrigazione Favorire lo sgrondo Favorire la liberazione del sodio Con uno ione alternativo Tipicamente calcio da gesso Lo zolfo non serve per la salinità 67 2009 by Marino Perelli Mira-Venezia perelli@arvan.it 12