Chimica del suolo - Appunti

Il suolo

Il suolo è lo strato più superficiale della terra ed è composto da:

• 50% solidi, di cui la quasi totalità di minerali e una piccola parte di sostanza organica
• 25% acqua
• 25% aria

Il suolo è il risultato di un lungo e complesso processo: basti pensare che per formare 1 cm ci potrebbero volere anche migliaia di anni. La formazione dipende da diversi fattori:

Materiale parentale

Substrato roccioso derivante dalla degradazione degli agenti atmosferici delle rocce primordiali (senza vegetazione). L'insieme di piccoli frammenti costituisce le particelle minerali del suolo.

Organismi

Contribuiscono alla disgregazione fisica del suolo trasformando il substrato roccioso (materiale parentale). Organismi "pionieri" come muschi e licheni iniziano a crescere sul materiale parentale rilasciando acidi organici che li aiutano ad estrarre le sostanze nutritive della roccia. Nel frattempo l'alterazione degli agenti atmosferici è continuativa e porta alla formazione di fratture e fessure nella roccia stessa, permettendo così alle radici di piante superiori di insediarsi al loro interno. Piccoli insetti, larve, protozoi, ecc., insieme a batteri, alghe e funghi, intervengono nella trasformazione del suolo.

Clima

La temperatura e il grado di umidità incidono sulla velocità di disgregazione delle rocce e sulla perdita di sostanze nutritive (lisciviazione). Ad esempio, le rocce si frammentano più velocemente in climi estremi, siano essi molto freddi, molto caldi, estremamente piovosi o aridi. Con elevati tassi di umidità, le reazioni avvengono più rapidamente. Insieme, temperatura e umidità influiscono sia sul numero e specie di organismi (biodiversità) del suolo sia sulla velocità di decomposizione dei loro resti (direttamente proporzionale a temperatura e umidità). Il vento ridistribuisce le particelle minerali (sabbia e limo), soprattutto in un clima secco.

Geomorfologia

Con tale termine si indicano le forme e le caratteristiche della superficie terrestre in un dato luogo (es. pendenza, pianura, ondulazione del terreno, ecc.).

Tempo

Come già detto, la formazione del suolo richiede anche migliaia di anni. Per questo motivo il suolo è considerato una risorsa non rinnovabile nel lasso della vita di un uomo.

La morfologia del suolo

Durante il lentissimo processo di formazione del suolo, i materiali organici ed inorganici interagiscono tra loro e, a partire dalla superficie, si differenziano degli strati sub-orizzontali chiamati orizzonti pedogenetici che si differenziano per consistenza, colore, attività biologica e struttura. Tali orizzonti sono rappresentati con lettere maiuscole.

• Orizzonte "O": strato superiore generalmente costituito da accumulo di materiale organico (O= organico) come foglie, rami in decomposizione. Contiene poche particelle minerali.
• Orizzonte "A": Ben sviluppato e formato da particelle minerali ben omogeneizzate con composti organici ben degradati (sostanze umiche). Spesso è la parte più fertile del suolo.
• Orizzonte "E": di colore chiaro a causa del fatto che molte sostanze sono state allontanate per eluviazione: le sostanze organiche solubili, i minerali e i nutrienti sono trasportati negli orizzonti più profondi dalle soluzioni che si muovono attraverso il suolo.
• Orizzonte "B": anch'esso di colore chiaro, rappresenta il limite inferiore del "solum", cioè lo spessore di suolo maggiormente colonizzato dalle radici e dagli animali.
• Orizzonte "C": si trova sotto il solum e prima della roccia madre o materiale parentale. È chiamato anche saprolite.
• Orizzonte "R": roccia solida o semisolida (materiale parentale). Esempi di tali rocce sono il basalto, il calcare massiccio, graniti. La roccia può contenere delle fratture ma penetrabili dalle radici in rari casi.

Le combinazioni degli orizzonti danno origine al profilo del suolo. Non tutti gli orizzonti devono essere per forza presenti. Per esempio, i suoli agrari sono in genere costituiti da A-B-C mentre nei forestali O-A-B-C.

Proprietà fisiche del suolo

Le più importanti proprietà fisiche del suolo sono:

• Granulometria
• Densità
• Profondità
• Spazio radicabile
• Drenaggio

Granulometria del suolo

È il rapporto percentuale tra le particelle minerali elementari del suolo. Tali particelle danno luogo a:

• Scheletro (particelle > 2 mm): Lo scheletro ha una grande variabilità spaziale. Un valore attendibile, soprattutto se vi è scheletro di grandi dimensioni, richiede il trattamento di volumi notevoli di suolo e l'analisi di molti campioni, e ciò è impraticabile.
• Terra Fine (particelle < 2 mm): è sulla terra fine che vengono eseguite le analisi di laboratorio. La terra fine a sua volta è suddivisa in:
• Sabbia (molto grossa, grossa, media, fine, molto fine)
• Limo
• Argilla

Il rapporto percentuale in peso di sabbia, limo e argilla determina la tessitura che, essendo meno variabile dello scheletro, può essere misurata in laboratorio con metodi attendibili. In molti suoli la tessitura può cambiare con la profondità e, pertanto, si possono usare delle convenzioni per definirla nel suo complesso. Se vi sono delle differenze tessiturali notevoli, le stesse possono influire sul flusso dell'acqua o sulla penetrazione delle radici. In tal senso si indicano quindi più classi. La tessitura, inoltre, si determina solo negli orizzonti penetrabili dalle radici poiché diversamente non ha alcun significato pratico.

È possibile con una discreta pratica determinare empiricamente la tessitura di un suolo bagnandolo con acqua e lavorandolo tra pollice, indice e medio: la sabbia graffia o smeriglia le dita, l'argilla aderisce alle dita e per differenza si ottiene il limo. La figura accanto indica le varie classi secondo la suddivisione americana (sistema USDA).

La tipologia di suolo può essere sintetizzata anche come segue (di fianco come la tipologia influenza alcune caratteristiche):

• Classi tessiturali:
  • S, SF (sabbia >70%) - Sabbioso (S)
    • Ritenzione idrica: Bassa
    • Areazione: Buona
  • L (limo >80%) - Limoso (L)
  • A, AL, AS (>40% argilla) - Argilloso (A)
    • Velocità drenaggio: Lenta
    • Sostanza organica: Alto
  • F, FS, FSA, FA, FL, FLA - Franco
    • Decomposizione: Rapida
    • Sost. organica: Moderato

Mentre di seguito sono riportati i principali vantaggi e svantaggi delle varie tessiture:

Vantaggi e svantaggi delle tessiture

• Franco
  • Acqua in eccesso drenata facilmente
  • Buona ritenzione idrica
  • Lavorazioni facili
  • Buon potenziale di elementi nutritivi
• Sabbia Grossa
  • Drenaggio e lavorazioni facili
  • Scarsa capacità di ritenzione
  • Scarso potenziale di nutrienti
• Sabbia fine e limo
  • Lavorazione facile
  • Predisposizione all'erosione e intasamento dei pori
• Argilla
  • Buon potenziale di elementi nutritivi anche post fertilizzazione
  • Buona ritenzione di acqua
  • Lavorazione energeticamente dispendiosa
  • Scarso drenaggio, formazione di pozzanghere dopo la pioggia
  • Formazione di superfici durissime in siccità
  • Coltivazione possibile solo con disponibilità di acqua

La struttura o stato di aggregazione del suolo

Le particelle elementari (o primarie) del suolo (scheletro, soprattutto piccolo, sabbia, limo, argilla) non sono mai isolate, ma formano, assieme alla materia organica, degli aggregati (particelle secondarie) di varia forma e sviluppo. La separazione delle masse in aggregati dipende invece da cause fisiche quali inumidimento, gelo, disgelo, attività di radici, animali, ecc. Le aggregazioni possono essere:

• Grumose
• Granulari
• Lamellari
• Poliedriche
• Prismatiche

Gli aggregati grumosi, granulari e poliedrici danno origine a orizzonti di grande porosità. Essi sono dovuti all'azione cementante di ossidi e materia organica e a un'intensa attività biologica. La struttura o stato di aggregazione è un carattere molto importante. Nei vari orizzonti gli aggregati hanno forme diverse e sono separati da vuoti di vario tipo, dalle forme cilindriche in genere irregolari a forme appiattite. Altrettanto importanti sono i pori del suolo poiché assicurano gli scambi di gas, trattengono acqua disponibile per le piante e determinano l'ancoraggio delle radici (pori molto piccoli sono impenetrabili dalle radici). Tuttavia, non è facile stimare la porosità del suolo perché la gran parte dei pori non è apprezzabile ad occhio nudo né con una lente (dimensioni inferiori a 0.05 mm). Orizzonti con aggregati grumosi o granulari garantiscono una buona porosità e quindi un ambiente favorevole per lo sviluppo delle radici.