Agronomia generale

Agronomia generale

Fertilità del terreno

Fertilità: potenzialità/attitudine di un terreno a fornire determinate rese (non la massimizzazione) relativamente a una data coltura o un dato gruppo di colture, in determinate condizioni e adottando tecniche agronomiche ordinarie. Nel caso di stanchezza del terreno, viene meno la fertilità. Le cause di questo fenomeno riguardano principalmente la ripetizione di una stessa coltura, favorendo il rafforzamento di un determinato tipo di patogeni, resistenza, immunologia e allelopatia; inoltre, si vanno ad utilizzare gli elementi nutritivi senza dare la possibilità al terreno di reintrodurli. Un modo per ripristinare la fertilità è la tecnica del maggese, che consiste nel lasciare il terreno a riposo fino alla primavera successiva.

Agricoltura

Agricoltura (coltivazione dei campi): tecnica di modifica dei sistemi ecologici naturali, mediante l’impiego delle piante, in modo da renderli il più possibile idonei a soddisfare le esigenze umane:

• Preparazione terreno
• Operazioni colturali
• Raccolta PAU (prodotto agrario utile)

A differenza di un ecosistema naturale, le cui dinamiche sono il risultato di processi evolutivi di lunga durata; un agroecosistema è un sistema che coinvolge l’intervento dell’uomo, che lo dirige verso la produzione di prodotti alimentari e non.

Agronomia

Agronomia (insieme di tecniche per gestire il campo): scienza che studia le relazioni tra i fattori naturali che determinano la produzione vegetale agraria, al fine di poterli regolare con interventi di varia natura, nel rispetto dell’ambiente, così da creare le condizioni adatte alla produzione.

Suolo e pedogenesi

Suolo: mezzo naturale per la crescita delle piante, è un sistema naturale (non è una semplice matrice, ma si deve considerare come un essere vivente) generato in seguito alla pedogenesi, a partire da processi che avvengono sulla roccia madre (che ne condiziona le caratteristiche).

I processi di pedogenesi non avvengono sulla roccia madre, ma sulla superficie e si dividono in:

• Magmatici: lento consolidamento di masse fuse definite magmi.
• Sedimentari: consolidamento di masse detritiche situate sulla superficie terrestre o nelle immediate vicinanze (degradazione, trasporto, deposizione).
• Metamorfici: intense trasformazioni di rocce preesistenti, causate da particolari condizioni ambientali di temperatura, pressione e acqua. Risulta una ricristallizzazione di aggregati minerali in rocce facilmente sfaldabili.

La pedogenesi è l'insieme di processi di natura fisica (rocce disgregate in particelle più piccole: temperatura, gelo, radici e vento), chimica (in successione a quella fisica meccanica acqua, ossigeno e anidride carbonica) e biologica (organismi terricoli con azione pedogenica: produzione anidride carbonica e acidi organici, ossidazione microbica e formazione di humus), che portano alla formazione del suolo.

Strati del suolo

Se indisturbato dall’intervento antropico, il suolo si muove spontaneamente verso un equilibrio (suolo in climax). In particolare, sono 5 i fattori che influenzano la pedogenesi:

• Substrato pedogenetico
• Clima
• Organismi viventi
• Topografia (latitudine, esposizione, pendenza…)
• Tempo

Distinguiamo i suoli in: autoctoni (si originano sul posto, dalla roccia madre sottostante) e alloctoni (risultato del trasporto da altri siti).

Nel suolo è possibile distinguere diversi strati:

• Lettiera: è la parte superiore, poco spessa, si compone da materia organica in via di decomposizione ed è maggiormente presente nei suoli forestali.
• Orizzonte eluviale: è sede di intensa attività di decomposizione; quindi, ricco di sostanza organica; inoltre prende questo nome, in quanto essendo più in superficie subisce l’azione dell’acqua, che si infiltra e porta con sé sostanze nello strato sottostante (lisciviazione). È possibile suddividerlo in vari strati, con caratteristiche intermedie.
• Orizzonte illuviale: più ricco di sostanza minerale, ad opera del trasporto dell’acqua, ma più povero di sostanza organica.
• Substrato pedogenico: strato in via di alterazione, è il più profondo, in cui continua il processo di pedogenesi.
• Roccia madre.

Nel processo di pedogenesi: la roccia madre si sgretola e iniziano a svilupparsi microrganismi fotoautotrofi, rilasciando sostanza organica, formando i minerali del suolo. Le precipitazioni portano gli elementi nutritivi dallo strato eluviale verso il basso, accumulandosi nello strato illuviale (tra i 2 ci sono differenze come il pH), seguono lo strato in cui si instaurano i processi pedogenetici e il monolite di roccia madre.

Terreno agrario

Terreno agrario: mezzo naturale per la crescita delle colture vegetali, è lo strato superficiale della crosta terrestre, costituito da componenti minerali ed organici. Anche per esso è possibile distinguere degli strati:

• Strato attivo (lavorato): dalla superficie a parte dello strato illuvionale del corrispondente profilo di suolo; ospita la maggior parte degli apparati radicali.
• Strato inerte: la parte sottostante.
• Sottosuolo: roccia madre.

Se esente da attività antropica, esso tende sempre di più a somigliare al suolo propriamente detto. È un sistema aperto non rinnovabile nel breve periodo ed in esso è possibile distinguere fase:

• Solida: comprende gli apparati radicali, che devono potersi espandere all’interno del terreno; in essa sono presenti componenti minerali (silicati, carbonati, fosfati ossidi ed idrossidi) primari e secondari e componenti organici (materiali organici di diversa origine e grado di decomposizione).
• Liquida: acqua del terreno (soluzione circolante) contenente sostanze disciolte (sali e molecole organiche) e disperse. O si diffonde più lentamente che in aria (importante per respirazione radici e microrganismi).
• Aeriforme: in terreno aerato, la sua composizione è simile a quella dell’aria atmosferica, ma di solito con rapporto CO₂/O₂ più elevato, ciò dovuto alle respirazioni.

Classificazione e struttura del suolo

La composizione granulometrica è un parametro fondamentale per la classificazione dei suoli, è la percentuale di particelle che sono distribuite per classi di diametro. La prima divisione viene fatta tra scheletro e terrafine. Lo scheletro è la porzione con i frammenti più grossolani, con dimensioni maggiori di 2mm e non fornisce un apporto diretto alla fertilità del terreno. La terrafine è la porzione con le particelle di dimensioni minori di 2mm che vengono a loro volta distinte in: sabbia, limo e argilla. Conoscendo la granulometria è possibile capire la tessitura, cioè la classificazione dei terreni mediante le componenti della terrafine. I dati granulometrici vengono inseriti in una sorta di tabella, che va a costituire il triangolo di tessitura.

Da queste informazioni classifichiamo i terreni in:

• Franco: quando sono presenti percentuali equilibrate di sabbia, limo e argilla. Sono idonei a tutte le colture e non essendoci prevalenza di nessuna delle componenti non hanno particolari vantaggi e svantaggi.
• Sabbioso: quando c’è prevalenza di sabbia, è facilmente lavorabile, gli scambi gassosi sono facilitati (ma accelerano la mineralizzazione della sostanza organica), ma ha una scarsa capacità di trattenere l’acqua ed elementi dilavabili, infatti, percolando si asciuga facilmente.
• Limoso: maggiore difficoltà degli scambi gassosi, viene facilitata la ritenzione idrica e sono più poveri di elementi nutritivi.
• Argilloso: ottime capacità di trattenere l’acqua e sono ben dotati di sostanza organica, ma essendo terreni “pesanti” rendono difficoltose le lavorazioni. Basta poca argilla per rendere un terreno argilloso (40%).

La separazione delle particelle di un suolo, fatta in funzione del loro diametro, prevede un iniziale setacciamento del campione per rimuovere lo scheletro e trattare la porzione rimasta con acqua ossigenata (per rimuovere la sostanza organica) e esametafosfato di sodio per rimuovere i cementi inorganici.

Per la determinazione delle frazioni che costituiscono la terrafine si ricorre a metodi di sedimentazione (accumulo di particelle solide, sul fondo, in una sospensione liquida), basati sulla legge di Stokes, che descrive il movimento delle particelle solide pesanti in un fluido. Secondo tale legge, in una dispersione di terreno (solido) in acqua (fluido) si ha sedimentazione delle particelle con velocità proporzionale al quadrato del raggio delle particelle, e si possono pertanto separare le singole frazioni, prima sabbia, poi limo, infine argilla.

L’equazione della legge di Stokes tiene conto anche della densità, sia delle particelle solide che del liquido; la densità delle particelle costituenti può variare a seconda del tipo di minerali presenti, ed è valida per particelle di forma sferica e perfettamente lisce, come certamente non sono quelle del terreno. Inoltre, in una dispersione acqua/terreno vi possono essere altre cause di disturbo alla sedimentazione, ad esempio turbolenze dovute ad urti, moti browniani, ecc. Anche la temperatura dell’acqua ha rilevanza e perciò va tenuta in considerazione con opportune correzioni.

Per l’impiego di tale legge, si interviene su una proprietà fisica del terreno detta struttura.

Struttura del terreno

La struttura è la caratteristica del terreno di avere le particelle che lo compongono disposte in dato modo e collegate con legami di diversa intensità. Le particelle elementari del terreno (sabbia, limo, argilla) possono associarsi tra loro in vari modi, formando aggregati grazie alla presenza di: sostanza organica, essudati radicali, metaboliti dei microrganismi, ioni, ossidi ed idrossidi, che sono tutti colloidi; determinando la struttura del terreno; inoltre, essa agevola la conducibilità idrica. È una proprietà variabile nel terreno, quindi, va sempre riferita a un determinato periodo. Mentre per far variare la tessitura si deve sostituire il terreno. Come per la tessitura è possibile modificare anche la granulometria, ma è pura follia, anche se si fa con le operazioni urbane di costruzioni.

I colloidi/cementi si dividono in:

• Organici: elastici e duraturi, favoriscono la fertilità e hanno elevata c.s.c.
• Inorganici: rigidi, si disgregano più facilmente soprattutto con la variazione delle condizioni chimiche e hanno bassa c.s.c. (precipitati di origine minerale, prettamente sali).

Insieme all’acqua che conferisce stabilità perché simula l’energia cinetica delle precipitazioni, gli agenti che portano alla formazione di aggregati sono i componenti della sostanza organica del suolo. Essa è divisibile in:

• Biomassa viva: comprende tutti gli organismi viventi del suolo (radici, microrganismi, piccoli animali come i lombrichi…).
• Biomassa morta: comprende tutti i residui degli organismi morti, le secrezioni, ciò che viene apportato dall’uomo… tutti con diversi gradi di stabilità.

La componente più importante e stabile della sostanza organica è data dalle sostanze umiche. L’humus: è un nuovo prodotto frutto della resintesi di materiale organico di vario tipo presente nel suolo a seguito di processi chimici e microbiologici. È caratterizzato da elevata c.s.c., elevata superficie specifica e un gran numero di cariche pH dipendenti con un rapporto C/N ottimale (circa 10).

Coefficiente isoumico: % di humus che si può generare a seguito della trasformazione di residui organici, in un intervallo di tempo e dipende dalle condizioni climatiche, dalla natura dei materiali e dal rapporto C/N.

Il processo di formazione della struttura inizia con la flocculazione delle sostanze colloidali che grazie alla presenza di sostanza organica e ioni flocculanti come il Ca²⁺ formano aggregati. Gli aggregati secondari possono essere distinti a seconda della loro struttura in:

• Zolle
• Zollette
• Grumi
• Microaggregati

Le componenti granulometriche e la struttura del terreno devono andare di pari passo. Il terreno deve essere in grado di trattare l’acqua. Grazie ai processi di capillarità dovuti alla presenza dei micropori che fungono da tubi capillari, l’acqua di falda sale verso l’alto, se ricca di sali sale più facilmente rispetto a quella pura. La componente organica fa aumentare la capillarità.

Lavorazioni come l’aratura determinano la diminuzione della capillarità perché vengono ridotti i micropori, ma determina la penetrazione dell’acqua nel terreno (processo opposto alla capillarità) che verrà trattenuta nel terreno. La polarità dell’acqua varia in base a:

• Interazioni tra molecole di acqua (forze elettrostatiche)
• Interazioni con ioni
• Interazione con le particelle del terreno, cioè superfici con carica elettrostatica

Porosità del terreno

Porosità: è un parametro della struttura del terreno, modificabile dalle lavorazioni del terreno. È definito come il rapporto tra il volume dei pori e il volume totale del terreno. I pori sono spazi vuoti che si vengono a creare all’interno delle particelle solide del suolo. In base al loro diametro si distinguono in macro (diametro > 10 micrometri) e micro (diametro < 10 micrometri).

La capillarità (non solo risalita dell’acqua, in generale, spostamento di questa nel terreno) è determinata dall’azione di due forze:

• Coesione: forza esercitata tra le molecole d’acqua.
• Adesione: forza esercitata tra la molecola d’acqua e la superficie del terreno.

Mediante i micropori l’acqua più profonda riesce a risalire; la risalita si fermerà quando il peso della colonna d’acqua supererà le forze di tensione e coesione. Aumentando l’umidità del terreno diminuisce la capillarità.

Un eccesso di micropori comporta:

• Elevata ritenzione idrica e conseguenti asfissia delle radici, difficoltà di espansione per le radici, ristagno e denitrificazione.

Un eccesso di macropori comporta:

• Eccessivo drenaggio di acqua e sostanze nutritive verso le falde, eccessiva aerazione che velocizza la mineralizzazione e scarsa presenza d’acqua.

Massa volumica del terreno

Massa volumica apparente: (densità non reale) rapporto tra massa e volume secchi.

Massa volumica reale: (densità reale) rapporto tra massa secca e volume senza pori e si misura con il picnometro.

Dato che è difficile calcolare direttamente la porosità, si utilizzano le masse volumiche:

Porosità = (mvr - mva) / mvr

Porosità e mva forniscono informazioni su: grado di compattazione, lavorabilità, abitabilità fisica (intesa come capacità di ospitare aria, acqua, apparati radicali e attività biologiche)… Perciò nella gestione agronomica è più importante quella apparente perché mi da informazioni sull’abitabilità dei microrganismi.

L’apporto di materiali organici teoricamente modifica mvr, ma dal punto di vista agronomico aggiungendo sostanza organica rendo il terreno più soffice, poroso e leggero. Nella misura della mvr, si deve rimuovere il materiale organico, aggiungendo acqua ossigenata, perché non voglio qualcosa che possa incorrere in variazioni (nella costruzione di un edificio, non voglio cambiamenti del suolo). Normalmente nel terreno agrario l’acqua è sia trattenuta che contenuta, si dice che un terreno è saturo quando tutti i pori sono pieni d’acqua.

Acqua nel terreno

In un terreno saturo non tutta l’acqua è disponibile per l’assorbimento delle piante, infatti una parte di essa, situata al di sotto del punto di appassimento è trattenuta fortemente dalla superficie del suolo, mediante forze adesive, tanto da non permettere alla pianta di assorbirla e corrisponde ad un valore di potenziale idrico di -15 bar. La restante parte prende il nome di capacità idrica di campo, corrisponde ad un valore di potenziale idrico di -0,33 bar e rappresenta l’acqua che può essere trattenuta dal terreno. Per calcolare l’acqua disponibile si deve fare la differenza tra la capacità di campo e il punto di appassimento, nella pratica è il volume d’acqua nella zona compresa tra il potenziale di -0,33 e -15 bar, la quota di acqua non disponibile prende il nome di acqua igroscopica.

Se un terreno saturo viene colpito da una pioggia momentanea, a causa del potenziale gravitazionale, l’acqua scende, ma ad un certo punto, quando la tensione sarà in grado di eguagliare la pressione (il potenziale matriciale diventa negativo), l’acqua smetterà di percolare e si sarà raggiunto l’eccesso idrico, condizione per cui l’acqua presente in un terreno è superiore alla sua capacità di campo.

In condizione di terreno saturo, non ci sono forze d’adesione, quindi l’unico movimento dell’acqua è dato dall’energia gravitazionale.

Potenziale idrico

Potenziale idrico: esprime il lavoro che deve compiere la radice per assorbire un certo volume di acqua, si misura in bar o atm. L’acqua fluisce da zone ad elevato a zone con basso potenziale. Più negativo è il potenziale, maggiore sarà il lavoro che si deve compiere per estrarre l’acqua. Se il terreno è saturo, il potenziale è prossimo allo 0. Se il menisco (conca presente in un liquido contenuto in un contenitore) è grande significa che il diametro è minore, quindi l’acqua è più trattenuta (potenziale più negativo); infatti l’acqua nei micropori è più trattenuta e quindi le radici devono impiegare più forza per assorbire l’acqua.

Il potenziale idrico è composto da:

• Potenziale gravitazionale: esprime il contributo della forza di gravità che porta l’acqua verso il basso e dipende dall’altezza.
• Potenziale matriciale: esprime l’attrazione tra suolo e acqua, con pori più grandi questa forza è inferiore.
• Potenziale idraulico: solitamente di segno positivo, si tiene conto di questo in condizioni di terreno saturo ed esprime la pressione esercitata dall’acqua.