Fertilizzanti

Importanza dei nutrienti fondamentali nella fertilizzazione agricola

N, P, K sono i nutrienti fondamentali che svolgono un ruolo importante nella fertilità del suolo nell'agricoltura. Parallelamente, si è sviluppata l'industria dei fertilizzanti chimici, che costituisce ancora oggi uno dei pilastri dell'industria chimica inorganica. I fertilizzanti sono suddivisi in azotati, fosfatici e potassici. Oltre a questi, esistono anche i fertilizzanti "complessi", che contengono più di un elemento fondamentale. I fertilizzanti azotati sono i più utilizzati e indubbiamente sono quelli più importanti al giorno d'oggi. (Tab.1)

Diffusione Osservazioni

AZOTATI

(NH4)2SO4 - Italia - 24% N - Igroscopico, detonante.

NH4NO3 - Tutti i paesi escluso Italia e G.B. - 35% N - Di difficile stoccaggio, uso inerti: Ca(NO3)2 - Igroscopico, alcalino.

CO(NH2)2 - Tutti i paesi - 46% N - Alto titolo, bassi costi di trasporto.

CaCN2 - Italia, Germania - 35% N - Usata in soluzione al 25% o liquida.

FOSFATICI

Ca3(PO4)2 - Italia - 25% P2O5 - Ca(H2PO4)2, Ca(HPO4)2, Ca(H2PO4)2 + CaSO4 - (teorico) - 34% P2O5.

4 2 4 22 4 2 4 solubilità crescenteCa(H PO ) 61 (teorico)2 4 2 Titolo, come K OPOTASSICI 2KCl, K SO Poco usati in Italia Carattere acido2 4KNO Carattere neutro3 Tab.1FERTILIZZANTI AZOTATII prodotti chimici più utilizzati come fertilizzanti azotati sono: solfato di ammonio, nitrato diammonio, nitrato di calcio, urea, calciocianammide. Oltre a questi si hanno dei fertilizzanticomplessi contenenti elevate percentuali di azoto. La produzione italiana di azotati negli ultimi anniè superiore al consumo e viene esportata in gran parte.Tranne il caso delle leguminacee, che contengono batteri capaci di assimilare direttamentel'azoto dell'aria, questo elemento viene assimilato solamente sotto forma di nitrato. Per fortunaesistono dei batteri nel terreno che operano la trasformazione dell'azoto ammoniacale in azotonitrico (batteri nitrificanti) e permettono l'uso dei sali ammonici come concime. Mentre i nitrati103sono molto solubili e vengono facilmente

Dilavati dalle piogge, i sali di ammonio sono menosolubili e vengono fissati meglio dal terreno. Poiché l'azione dei batteri nitrificanti richiede un certo tempo, ne segue che, mentre i nitrati sono concimi ad azione rapida che vanno dati in primavera, i concimi ammonici devono essere preferibilmente sparsi in autunno.

L'azione fertilizzante dell'urea e della calciocianammide si basa sulle seguenti reazioni di idrolisi:

CO(NH₂)₂ + 2H₂O = (NH₄)₂CO₃

CaCN₂ + 5H₂O = Ca(OH)₂ + (NH₄)₂CO₃

E quindi si tratta di concimi ad azione lenta.

In Italia il solfato d'ammonio rappresenta il fertilizzante azotato di maggior consumo; esso viene messo in commercio con un titolo di azoto del 20-21%, è ottenuto in gran parte per neutralizzazione di acido solforico con ammoniaca ed anche per trattamento del gesso con ammoniaca e anidride carbonica.

Il nitrato di ammonio costituisce il composto più impiegato in tutti i Paesi produttori di fertilizzanti.

(eccetto forse Italia e Inghilterra), esso viene usato come tale e in miscela (con solfato ammonico, con fosfato ammonico); ha l'inconveniente di una elevata igroscopicità che rende difficile lo stoccaggio. Inoltre il nitrato ammonio è suscettibile di detonazione per la sua sensibilità al calore e agli urti, questa però diminuisce se si mescola il nitrato d'ammonio con solfato ammonico o con carbonato di calcio, farina fossile, argilla. Il nitrato di calcio viene preferito in alcuni Paesi per la sua rapidità d'azione e per le caratteristiche di alcalinità, mentre incontra difficoltà in altri per il suo basso titolo (15,5% N) che rende onerose le varie manipolazioni ed il trasporto. Anch'esso è fortemente igroscopico. Il prodotto per l'agricoltura L'urea è un fertilizzante molto ricco, teoricamente ha 46,6%, di N2 di solito ne contiene circa il 45%. Il suo consumo è sempre in aumento in

Tutti i paesi. In Italia la sua produzione è cresciuta in maniera notevole negli ultimi decenni. I vantaggi del suo impiego derivano dall'alto titolo che fa diminuire i costi di trasporto, e di manipolazione, e lo rende utilissimo nella formazione di fertilizzanti complessi, dall'assenza di tossicità, di pericolosità, dalla relativa facilità di produzione.

La calciocianammide trova discreto favore presso gli agricoltori solo in pochi Paesi (Italia, Germania, Giappone). Essa trova applicazione soprattutto nei terreni compatti, poveri di calce o argillosi; la presenza di sostanze colloidali nel terreno facilita la trasformazione in urea e l'utilizzazione da parte delle piante.

In questi ultimi anni vengono utilizzati, come fertilizzanti, con sempre maggiore frequenza l'ammoniaca liquida e le soluzioni acquose di diversi composti (nitrato ammonico, urea). L'ammoniaca può essere usata sia in forma di liquido anidro che di soluzione acquosa.

Questo secondo sistema risulta notevolmente più dispendioso perché le soluzioni acquose usate di solitonon contengono più del 25% di ammoniaca. Il prodotto anidro deve essere iniettato nel terreno a una profondità di circa 15 cm; con appropriate condizioni di umidità e temperatura del terreno, velocità d'iniezione, ecc. le perdite di ammoniaca per mancato assorbimento sono trascurabili. Il costo di questa applicazione è relativamente elevato; pero tale forma d'impiego, non molto praticata in Italia, è largamente adottata in altri Paesi: così negli USA il suo consumo rappresenta circa un quarto del totale dell'azoto impiegato in agricoltura. Ciclo dell'azoto L'azoto rappresenta circa il 79% dei gas nell'atmosfera e negli organismi viventi si trova negli amminoacidi, nei nucleotidi ed in alcune molecole organiche cicliche. Alcuni microrganismi utilizzano N gassoso, altri esseri viventi.

lo23-metabolizzano per lo più sotto forma di nitrato (NO₃). La prima tappa è la fissazione dell’azoto, che può essere atmosferica, biologica e industriale. La fissazione atmosferica fotochimica è conseguente a fenomeni ionizzanti (radiazioni, fulmini) che forniscono l'energia per le seguenti reazioni:

N = 2N₂

2N + 3H = 2NH₃

3N + x/2O = NO₂ x 10⁴

La via biologica permette la fissazione di quantità maggiori di azoto ed è operata dalle alghe azzurre e da Nostoc con H. Nel terreno l'azoto può essere fissato da batteri simbionti o non-simbionti. La fissazione non-simbiontica dell’azoto è tipica di Azotobacter, che vive libero nel terreno. La fissazione simbiontica avviene nei tubercoli radicali; ad esempio i batteri del genere Rhizobium vivono in simbiosi con le radici delle leguminose, dove formano noduli; con questa simbiosi la pianta può disporre di azoto metabolizzabile.

forma di composti azotati. Questo ciclo dell'azoto è fondamentale per il mantenimento dell'equilibrio ecologico e per la crescita delle piante.

forma di ammoniaca con le deiezioni e la decomposizione. Il ciclo ricomincia con l'intervento dei batteri denitrificanti, ad esempio con la nitroammonificazione di Pseudomonas:

3- -2C H O + 6NO = 12CO + 6OH + 6NH6 12 6 2 3

I batteri denitrificanti (alcune specie di Serratta, Pseudomonas e Micrococcus) restituiscono l'azoto all'atmosfera riducendo i nitrati di origine organica a N . La denitrificazione avviene più facilmente in anaerobiosi: ad esempio, un terreno argilloso saturo di acqua e ricco di sostanze organiche e di nitrati è l'ambiente ideale per i batteri denitrificanti; le conseguenze sono dannose perché sottraggono i nitrati alle piante e impoveriscono il terreno.

L'uso prolungato dei fertilizzanti chimici è stato integrato nel ciclo dell'azoto e rappresenta un esempio dell'intervento dell'uomo sui cicli della biosfera. I fertilizzanti chimici, la coltivazione di leguminose su larga scala,

gliscarichi domestici e industriali arricchiscono il terreno di nitrati, che sopperiscono alle perdite dovute al prelievo daparte delle piante, alla denitrificazione batterica e al dilavamento del terreno. L'intervento dell'uomo non è semprebilanciato dai processi denitrificanti, di conseguenza nel terreno si accumulano eccessive quantità di composti azotati,che sono gradualmente allontanati dalle acque di dilavamento verso i bacini idrici. Qui le alghe proliferanoabbondantemente per l'ampia disponibilità di sostanze azotate. L'intensa attività biologica delle alghe sottrae O agli2altri organismi aerobi e ne provoca la morte; favorendo i microrganismi anaerobi della putrefazione. Lo svilupposbilanciato di alghe e microrganismi blocca i fenomeni biologici nell'acqua e altera gli equilibri naturali(eutrofizzazione).Lo schema seguente riassume le trasformazioni subite dall'azoto in natura e da parte dell'uomo e costituisce

Il cosiddetto "ciclo dell'azoto":

FERTILIZZANTI FOSFATICI

Vengono comunemente chiamati perfosfati o superfosfati. La materia prima per la loro preparazione è la fosforite minerale che viene attaccata con acido solforico per dare il perfosfato normale:

Ca (PO₄) + 2H₂SO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

costituito da un miscuglio di fosfato monocalcico e solfato di calcio, oppure con acido fosforico per dare il perfosfato triplo:

Ca (PO₄)₂ + 4H₃PO₄ = 3Ca(H₂PO₄)₂

che non è altro che perfosfato esente da solfato di calcio. La qualità richiesta a questi prodotti è di essere solubili nel terreno, ma non troppo. L'uso della fosforite naturale come concime non è possibile e neppure il fosfato bicalcico CaHPO₄ è abbastanza solubile. La solubilità va misurata in una soluzione di citrato ammonico che più da vicino approssima il grado