Chimica del suolo - Appunti

Le proprietà chimiche del suolo

Le principali proprietà chimiche del suolo utilizzate sono:

• pH
• contenuto totale di carbonati
• contenuto totale di sostanza organica (o carbonio organico)
• capacità di scambio
• capacità di scambio cationico
• saturazioni in basi

Può essere altresì importante la salinità, la dissoluzione frazionata di ferro e alluminio, la ritenzione di fosfati.

Il pH è il logaritmo della concentrazione dello ione H nella soluzione del suolo, cambiato di segno:

pH = - log (H)

Le radici delle piante sono in contatto con la soluzione del suolo a quella data acidità (valore del pH). Per convenzione, il pH del suolo si determina su una soluzione ottenuta aggiungendo acqua distillata alla terra fine asciugata a 105 °C. Il pH del suolo può variare da orizzonte a orizzonte.

Il contenuto di sostanza organica

La capacità di scambio, scambio cationico

La capacità di scambio cationico (CSC) del terreno è una caratteristica legata alla presenza qualitativa e quantitativa della componente colloidale minerale (argille e humus, cariche negative) e colloidale organica (cariche negative e positive). La capacità di scambio cationico, quindi, è la quantità di cationi scambiabili, espressa in cmol(+)/Kg di suolo asciutto, che un materiale, detto scambiatore, dotato di proprietà di adsorbimento (assorbire lentamente) può trattenere per scambio ionico. Lo scambio ionico rappresenta uno dei principali meccanismi con cui il terreno trattiene e mette a disposizione delle piante elementi quali il calcio, il magnesio, il potassio, l'azoto ammoniacale. Perciò la CSC è un indice della potenziale fertilità chimica del terreno.

Nel terreno, lo scambiatore è rappresentato dall'insieme delle particelle solide che hanno dimensioni inferiori a 0,1 μm, in grado di comportarsi come

colloidi idrofili elettronegativi come argille, humus e minerali argillosi propriamente detti (vermiculiti, illiti, ecc.). A valori alti di pH si comportano come colloidi elettronegativi anche gli idrossidi di ferro e di alluminio ma in condizioni ordinarie questi minerali hanno una bassissima capacità di scambio cationico e si comportano come colloidi elettropositivi. La superficie totale sviluppata dai colloidi elettronegativi è denominata genericamente complesso di scambio. L'interazione fra i cationi e il CSC è rappresentata da forze di attrazione elettrostatica. I cationi disciolti nella soluzione circolante (acqua con sali minerali disciolti che occupa gli interstizi del terreno) sono idratati, cioè circondati da uno strato più o meno spesso di molecole d'acqua; lo spessore di questo strato e il numero di cariche elettriche del catione fanno in modo che lo scambio cationico si svolga come processo selettivo. La facilità con cui può

avvenire lo scambio di un catione dipende, oltre che dalle caratteristiche dello scambiatore, anche dalle caratteristiche dello stesso ione (numero delle cariche, raggio ionico, idratazione, ecc.) e dalla presenza di altre specie cationiche e dalle loro caratteristiche.

Gli ioni che normalmente vanno a neutralizzare i siti negativi costituenti la CSC sono calcio (Ca²⁺), magnesio (Mg²⁺), potassio (K⁺), sodio (Na⁺), idrogeno (H₃O⁺) e alluminio (Al³⁺). Gli ultimi due sono ioni acidificanti.

I cationi Calcio, Magnesio, Potassio e Sodio insieme costituiscono le basi di scambio. Il rapporto tra le basi di scambio e la CSC indica il grado di saturazione in basi (GSB).

La CSC è in generale piuttosto bassa nei terreni sciolti, poveri di colloidi, e in quelli delle regioni tropicali, in genere ricchi di minerali argillosi dotati di modesta proprietà di scambio (caoliniti) e praticamente privi di sostanza organica. Raggiunge valori relativamente alti nei terreni argillosi delle zone temperate.

specie se ben dotati in minerali dei gruppi della vermiculite e della montmorillonite. I valori più alti della capacità di scambio cationico si riscontrano in ogni modo nei terreni ben dotati di sostanza organica, con livelli estremamente alti nei terreni torbosi. Terreni con bassa CSCI terreni con bassa CSC sono fondamentalmente poveri in elementi nutritivi. In questi terreni le piante manifestano in modo più o meno marcato la carenza di potassio, di calcio e magnesio. Per ragioni differenti ma contingenti, i terreni con bassa capacità di scambio sono in genere poveri anche in azoto e fosforo: infatti, una bassa capacità di scambio si accompagna in genere ad una modesta dotazione di sostanza organica, indispensabile per il trattenimento dell'azoto sotto forma organica e del fosforo, sia sotto forma organica sia sotto forma minerale, adsorbito sui colloidi organici e sui colloidi elettropositivi. La tecnica agronomica deve adattarsi integrando la ridotta.

fertilità con la concimazione. Le concimazioni abbondanti, tuttavia, possono intensificare le perdite per dilavamento in quanto il terreno non è in grado di trattenere una quantità rilevante di elementi nutritivi. Le concimazioni devono essere pertanto moderate e frequenti qualora si impieghino concimi minerali. Al contrario, l'apporto di materiale organico, a scopo di concimazione organica (quantità moderate) o di ammendamento (quantità elevate) ha un effetto positivo di grande portata, in quanto da un lato migliora la dotazione in elementi nutritivi e da un altro, con l'umificazione aumenta il tenore in colloidi e, di conseguenza, la capacità di scambio cationico. Una buona pratica agricola nei terreni sciolti consiste pertanto nel ricorso alla letamazione o, in alternativa, all'apporto di un qualsiasi fertilizzante organico. La concimazione minerale non è di per sé sconsigliata, tuttavia si deve ricorrere

asomministrazioni moderate e dilazionate nel tempo al fine di evitare perdite per dilavamento che avrebbero un impatto sia economico sia ambientale. Terreni con alta CSCI terreni con alta CSC sono potenzialmente ricchi in elementi nutritivi, ma la valutazione deve essere necessariamente rapportata al tasso di saturazione basica, parametro che dipende essenzialmente dal pH del terreno. Se la reazione è acida (pH < 5-5,5), pur in presenza di una elevata CSC la dotazione di elementi nutritivi è bassa, in particolare quella in calcio. Potassio e magnesio possono essere presenti in quantità discrete, ma con reazione fortemente acida sarà carente anche la dotazione di queste basi. L'azoto è presente in discrete quantità se il terreno è ben dotato di sostanza organica, mentre il fosforo potrebbe essere carente per motivi di immobilizzazione chimica. In questi terreni la concimazione minerale apporta notevoli benefici in quanto il complesso di

scambio si arricchisce in basi. L'effetto in genere non è duraturo se non si rimuovono o si limitano le cause dell'acidità nel lungo periodo. Un intervento correttivo abbinato ad una concimazione di fondo può incrementare sensibilmente la fertilità di questi terreni. In ogni modo la risposta alla concimazione è sempre positiva soprattutto ricorrendo a l'aute somministrazioni.

Se la reazione è neutra o moderatamente acida (pH 6-7,5) il terreno manifesta un'ottima fertilità potenziale e offre la più ampia possibilità di scelta. La concimazione di fondo può rivelarsi necessaria se si riscontra una carenza in una specifica base di scambio, mentre quella di mantenimento è raccomandata per conservare nel tempo gli alti livelli di fertilità.

Se la reazione è moderatamente alcalina (pH 7,5-8,5) il terreno avrà un tasso di saturazione basica elevato, prossimo al 100%. In queste condizioni la

La fertilità potenziale è elevata, ma è mascherata da fenomeni di insolubilizzazione che possono interessare in particolare il fosforo e diversi microelementi. Possono anche verificarsi carenze di potassio a causa dell'antagonismo da parte del calcio che si manifesta a livello sia di assorbimento radicale sia di adsorbimento sui colloidi. In generale questi terreni richiedono particolari accorgimenti che tendano a contenere i processi di insolubilizzazione. La concimazione deve essere oculata, specie per quanto riguarda l'apporto dei concimi fosfatici, mentre altri fenomeni di carenza possono essere affrontati con il ricorso alla concimazione fogliare o con altri accorgimenti tecnici (es. uso di portinnesti resistenti al calcare per la vite e il pero). La concimazione potassica può dare notevoli benefici, ma in generale in questi terreni è buona norma eseguire interventi moderati e frequenti, in quanto le laute concimazioni possono non dare riscontri.

La correzione è sconsigliabile in quanto l'elevata CSC, l'elevato tasso di saturazione in basi e l'elevato tenore incalcare attivo esaltano al massimo il potere tampone verso l'acidificazione. Se la reazione è fortemente alcalina (pH > 8,5) il terreno avrà un tasso di saturazione basica del 100% e soprattutto un'alta percentuale di sodio scambiabile, con gravissimi riflessi sia sulla fertilità chimica sia sulla fertilità fisica, fino a pregiudicare l'esercizio stesso dell'agricoltura. In queste condizioni l'elevata CSC rappresenta un vero e proprio difetto in quanto rende difficile se non del tutto improbabile il recupero di questi terreni. 4. CLIMA E FORMAZIONE DEL SUOLO Il carattere che meglio spiega le differenze tra i suoli è l'intensità del dilavamento a cui sono sottoposti. L'acqua è responsabile dei processi di alterazione dei minerali e dissoluzione.

1. Yaloon: 4 sistemi per aree subaride (percolativo, subpercolativo, epipercolativo, amfipercolativo). Prendendo in considerazione il quantitativo di precipitazioni (P) e l'evapotraspirazione (ER) si ha per gran parte dell'anno:
   • Percolativo: P>ER suoli ben drenati
   • Subpercolativo: ER>P suoli poco drenati, falda profonda, accumulo composti solubili
   • Epipercolativo: ER>P suoli poco drenati, falda alta, accumulo sali nella falda
   • Amfipercolativo: il rapporto tra P e ER varia, il suolo è poco drenato e falda presente a periodi
2. Soil Taxonomy: regimi di umidità

In unità tassonomiche più omogenee (acquico, udico, xerico, ustico e aridico)