Chimica e fertilità del terreno

Tipi e ruolo degli essudati radicali e i fattori che possono favorirne il rilascio

Degli essudati radicali fanno parte gli ioni inorganici, protoni, elettroni, ossigeno, e, prevalentemente, molecole di natura organica a basso peso molecolare (amminoacidi, acidi organici, zuccheri, composti fenolici e metaboliti secondari), ed una particolare categoria è quella degli enzimi; alcuni di loro hanno ruoli specifici, quali l'acquisizione di elementi nutritivi e comunicazione tra cellule della radice e microrganismi della rizosfera. Gli essudati radicali modificano:

• pH
• potenziale redox
• concentrazione dei ligandi

Gli essudati radicali modificano la disponibilità dei nutrienti con meccanismi diversi:

• Scambio ionico, desorbimento chimico, complessazione
• Dissoluzione e

Alterazione dei minerali;

Mineralizzazione della sostanza organica;

Turn-over della biomassa microbica.

I fattori di rilascio possono essere:

• Stress di tipo meccanico;
• Presenza di elementi tossici (in particolare Al);
• Fattori nutrizionali;
• Presenza di microrganismi.

Descrivere il termine biomassa microbica e descriverne il ruolo ai fini della fertilità del terreno e la nutrizione delle piante:

Per biomassa microbica si intende l'insieme di tutti gli organismi viventi con dimensioni inferiori a 200 µm, considerati come un'unica entità funzionale. Il contenuto di biomassa microbica varia a seconda delle condizioni climatiche, dell'input di carbonio organico e del tipo di gestione del terreno. Nei terreni coltivati in media si hanno sui 110-600 kg C/ha. Le funzioni ecologiche e nutrizionali di tale biomassa sono:

• Agenti di trasformazione: mineralizzazione di residui animali e vegetali, sintesi e trasformazione delle sostanze umiche, produzione di eso-enzimi,
radicale, formando una rete di filamenti chiamati mantelli e appressori. Questa associazione permette alla pianta di aumentare la superficie di assorbimento delle radici e di migliorare l'assorbimento di nutrienti come fosforo, azoto e altri elementi minerali. Le micorrize svolgono un ruolo fondamentale nella nutrizione delle piante, soprattutto in suoli poveri di nutrienti, facilitando l'assorbimento di sostanze nutritive e migliorando la resistenza alle malattie.

radicale;- Le endo-ecto micorizze sono intermedie fra le due.I benefici della simbiosi micorrizica per la pianta sono:

• Maggiore efficienza di assorbimento di P, N, Cu, Zn, K e Ca;
• Maggiore capacità di assorbimento dell'acqua;
• Maggiore tolleranza a stress abiotici;

22. Descrivere i fattori che favoriscono la formazione di aggregati stabili nel suolo:

La stabilità delle sospensioni colloidali dipende dalla carica superficiale che influenza l'equilibrio trale condizioni di peptizzazione (le particelle del suolo con carica negativa tendono a disperdersinell'acqua) e di flocculazione (particelle con carica opposta tendono a formare aggregati). La stabilità delle sospensioni colloidali è influenzata dai cationi che neutralizzano l'eccesso di caricanegativa delle particelle del suolo. La capacità dei cationi di stabilizzare i colloidi segue l'ordine:

3+ + 2+ 2+ + +Al >H >Ca =Mg >K >Na . Inoltre, si deve aggiungere

che composti idrofili formano dispersioni colloidali stabili per l'elevata affinità con l'acqua. Le particelle di suolo con carica negativa vengono rapidamente circondate da molecole di acqua e cationi. La presenza di ioni Ca permette ai costituenti minerali e organici del suolo con carica negativa (fillosilicati, acidi umici) di aggregarsi formando strutture più complesse (composti organo-minerali) e resistenti all'azione disperdente dell'acqua. Mescolando un minerale argilloso in acqua, le particelle si disperdono e si muovono nel liquido con movimenti irregolari in tutte le direzioni (moto browniano). Durante il movimento, particelle di uguale carica si respingono rendendo stabile il sistema. Al contrario, particelle di carica opposta, a seguito degli urti, tendono ad unirsi in aggregati (flocculi). Nel caso in cui la forza di repulsione delle particelle durante le collisioni è maggiore delle forze di attrazione, si verifica il fenomeno contrario.

E dopo ogni urto le particelle si allontanano in modo disordinato, restando disperse nel mezzo liquido: questa condizione si può mantenere in equilibrio per tempi molto lunghi (peptizzazione). Inoltre, la carica netta dei colloidi è influenzata dal pH del suolo.

Descrivere il ruolo degli enzimi presenti nel terreno:

Gli enzimi hanno la funzione di catalizzare le reazioni chimiche nei sistemi biologici. Essi sono catalizzatori di tipo omogeneo e presentano un'elevata specificità ed efficienza. La specificità è la capacità di un enzima di catalizzare una trasformazione reagente prodotto, anche in presenza di diverse reazioni chimiche. L'efficienza, invece, è la proprietà di un enzima di accelerare le reazioni aumentandone la velocità, rispetto a qualsiasi altro catalizzatore.

In un suolo tutte le trasformazioni biologiche avvengono mediante l'intervento di enzimi, e quindi con attività catalitica.

Che assicurano un corretto svolgimento delle reazioni biochimiche. Un suolo è capace di esercitare un'attività catalitica anche in assenza di organismi viventi; gli enzimi coinvolti in questa attività sono quelli attivi adsorbiti dai colloidi argillosi o intrappolati nella matrice umica. Nel suolo troviamo:

• Enzimi intracellulari;
• Esoenzimi non protetti;
• Enzimi stabilizzati (protetti nei confronti di proteasi, di temperature estreme, di metalli pesanti, di valori estremi di pH).

La stabilizzazione degli enzimi avviene:

• Con l'ancoramento ai costituenti inorganici;
• Con la protezione da parte delle sostanze umiche.

Alcuni esempi di enzimi sono: ureasi, fosfatasi (acida e alcalina), arilsulfatasi, cellulasi.

24. Descrivere le classi della tessitura, i metodi per la loro classificazione e l'importanza ai fini della fertilità chimica del suolo:

Le classi della tessitura sono:

• Sabbia (diametro delle particelle compreso tra 2 mm e 0,05 mm): frazione

granulometricache deriva dall'alterazione meccanica di rocce a struttura granulare preesistente composta da minerali primari resistenti all'alterazione stessa (quarzo). Ha forma arrotondata o angolare. Ha bassa superficie specifica, il contenuto di nutrienti per le piante è minore rispetto a quello per le particelle più piccole. Gli spazi fra le particelle di sabbia permettono il drenaggio e penetrazione d'aria. Trattiene poco l'acqua.

Limo (diametro delle particelle compreso fra 0,05 e 0,002 mm): le particelle di questa frazione sono i prodotti di alterazione intermedia della sabbia e sono micro-particelle di sabbia. Il quarzo è spesso il materiale dominante e la dimensione delle particelle favorisce una rapida alterazione dei minerali diversi dal quarzo. Trattiene più facilmente l'acqua rispetto alla sabbia ma è facilmente rimosso dall'acqua corrente e dal vento.

Argilla (diametro delle particelle minore di 0,002 mm):

che comprende minerali argillosi (fillosilicati), sesquiossidi (ossidi e idrossidi di ferro) e minerali amorfi (allofane). È organizzata a fogli o minuscoli fiocchi, se sospesa in acqua non precipita (caratteristica colloidale) e ha grande area superficiale. I pori sono piccoli e convoluti (il movimento dell'acqua e dell'aria è lento) e ha grande capacità di ritenzione idrica (adsorbe l'acqua anche rendendola indisponibile per la pianta). Si restringe e si dilata facilmente e ha grande capacità di adsorbimento di cationi. Il metodo per la classificazione necessita di: - Dispersione degli aggregati e distruzione con liberazione delle particelle fondamentali; - Separazione e determinazione del peso delle singole frazioni granulometriche; La determinazione viene eseguita su una quantità nota (10g) di terra fine seccata all'aria. La tessitura del suolo è una delle sue proprietà più importanti sia.

Perché non varia nel tempo, sia perché fornisce molte indicazioni sulla genesi del suolo e sulle sue caratteristiche funzionali:

• La capacità di scambio cationico aumenta con l'aumentare del contenuto in argilla;
• L'erodibilità del suolo è spesso proporzionale al contenuto di limo e di sabbia fine nel caso di erosione idrica mentre è proporzionale al contenuto in sabbia per l'erosione eolica;
• La capacità d'acqua disponibile aumenta da suoli sabbiosi a franchi e franco argillosi per diminuire poi negli argillosi;
• La risalita capillare è rapida in presenza di sabbia grossolana e media, piuttosto rapida con la sabbia fine, lenta in terreni franchi e molto lenta nell'argilla.

25. Descrivere il processo di mineralizzazione della sostanza organica nel suolo:

La mineralizzazione è l'insieme dei processi demolitivi/distruttivi, prevalentemente operati dai microorganismi ma anche da agenti chimici nel suolo,

che determinano l'ossidazione completa della sostanza organica con produzione finale di CO2, H2O, N2, ossidi di N, di P, di S, ecc. I processi di decomposizione della sostanza organica fresca di apporto in forme chimiche più semplici procedono attraverso varie fasi mediate da macro e microorganismi. In linea generale si ha: - Una fase di riduzione e amminutamento fisico dei residui animali e vegetali; - Fase di attacco enzimatico, chimico e biochimico. I diversi costituenti dei residui organici freschi vengono decomposti in tempi diversi: - Gli zuccheri semplici, amminoacidi, molte proteine e alcuni polisaccaridi vengono decomposti e trasformati in poche ore; - Le macromolecole costituenti i residui vegetali sono inizialmente ridotte ad unità strutturali più semplici attraverso enzimi e i prodotti vengono successivamente utilizzati dai microorganismi come fonte di energia per le sintesi cellulari. L'utilizzo di residui colturali e dei relativi prodotti della

decompo