SCHEDE DI GEOPEDOLOGIA
ITG A. POZZO
TERZA LICEO TECNOLOGICO
Prof. Romano Oss
IL SUOLO
Sistema naturale, più o meno continuo, che costituisce lo strato più
superficiale della crosta terrestre, formatosi nel corso del tempo per
azione del clima e degli organismi viventi sulla roccia madre.
Importanza della conoscenza del suolo:
•Caso dei Sumeri, Greci, Romani
•L’errore dei Maya
Il suolo come sistema naturale capace di:
•organizzazione
•evoluzione
•proprietà
Nel suolo si svolgono i principali processi di trasformazione
di energia e materia collegati alla vita. In particolare il suolo è
un elemento del macroecosistema.
Ecosistema come modello di rappresentazione dell’ambiente
si compone di:
componente abiotica
componente biotica
L’ecosistema è caratterizzato dalle
RELAZIONI TROFICHE
passaggi di energia sotto varie forme di
sostanza organica
Energia dal sole
Produttori (costruzione di sostanza
organica)
Consumatori primari, secondari, terziari
Decompositori
Mineralizzazione (demolizione della
sostanza organica)
Perdita di energia e liberazione di
sostanze minerali che riprendono il ciclo.
CICLO DEL CARBONIO
Il Carbonio è l’elemento fondamentale che sostiene l’esistenza della
VITA
Ha la capacità di formare catene infinite con se stesso e costruisce le
principali sostanze base della vita: proteine, zuccheri, grassi
Il carbonio inorganico CO2 viene reso organico a mezzo della
Fotosintesi che trasforma l’energia radiante solare in energia chimica
vitale.
Il Carbonio si trasforma attraverso due cicli:
Ciclo breve: CO2
vegetale
animale
morte
Decomposizione
Ciclo lungo: CO2
erosione
vegetale
roccia
animale
fossile
Il ciclo breve dura da pochi giorni a migliaia di anni
Il ciclo lungo può durare milioni di anni
morte
sedimentazione
Utilizzazioni del suolo
•
•
•
•
•
•
•
•
Agricoltura
Allevamento
Forestazione
Estrazione di minerali (alluminio, argille)
Materiali da costruzione
Base per le fondazioni
Contenitore dei residui
Sepolture
CONCETTO DI SOSTENIBILITÀ
•Utilizzo senza alterare la capacità produttiva
•Il mondo preso a prestito dai nostri figli
PEDOLOGIA
Scienza che studia il suolo
il termine deriva dal greco: Pedon - Logos
Lo studio del suolo indaga:
• morfologia (forma, colore, consistenza, stratificazioni)
• funzionalità (attitudine all’utilizzo)
• proprietà (chimiche, fisiche, biologiche)
• origine (pedogenesi)
IL PROFILO DEL SUOLO
•
Nel corso del tempo il Suolo si stratifica in ORIZZONTI che si
•
sviluppano durante il processo Pedogenetico.
L’insieme degli orizzonti sovrastanti la Roccia Madre viene definito:
•
REGOLITE
•
Il Regolite può avere origine: autoctona o alloctona
•
Le variazioni tra gli orizzonti sono graduali e non discrete
•
Le zone di transizione tra i profili presentano caratteristiche
•
La parte superiore degli orizzonti è il Suolo propriamente detto ed è abitato
dalle radici dal quale traggono il nutrimento e l’acqua.
•
Il Suolo è il luogo di maggiore attività biologica.
•
Le profondità degli orizzonti sono estremamente variabili
intermedie
PROFILO
R
E
G
O
L
I
lettiera
ORIZZONTE ORGANICO materiale parzialmente decomposto
Humus
ORIZZONTE MINERALE Lisciviato, impoverito, spesso sabbioso
S
ELUVIALE
U
O
L
O
ORIZZONTE MINERALE Accumulo di elementi minerali e collidi
ILLUVIALE
T
E
SUBSTRATO PEDOGENETICO
Roccia disgregata e alterata
ROCCIA MADRE
Roccia originaria, sana, inalterata
RIPARTIZIONE DELLA SUPERFICIE
TERRESTRE
Le terre emerse rappresentano
il 25% della superficie della Terra
Acque 75%
Ghiacci, deserti,
rocce, spiagge,
insediamenti
umani 15%
suoli
bioproduttivi
10%
FUNZIONI SVOLTE DALLA PEDOSFERA
• Biologica: sede dei principali cicli bioenergetici
• Alimentare: grazie alla sua fertilità fornisce gli elementi
nutritivi ai Produttori primari
• Filtro: attraverso la sua porosità depura le acque
• Fornitore di materiali: vetro, ceramica, bauxite, sostanza
organica, legno
• Archivio storico: i paleosuoli forniscono informazioni
sull’evoluzione e sui climi
• Condiziona i climi
COMPOSIZIONE DEL SUOLO
Il volume del suolo è composto da:
•
•
•
•
Sostanze minerali circa il 45%
Sostanze organiche circa il 5%
Acqua variabile dal 20 al 30 %
Aria variabile dal 20 al 30%
Acqua ed aria occupano la POROSITÀ e sono quindi
complementari
Sostanze minerali
Sostanze
organiche
acqua
aria
FRAZIONI MINERALI DEL SUOLO
La frazione minerale del suolo è suddivisa in:
Scheletro
Sabbia grossa
Sabbia fine
Limo
Argilla
diametro > di 2 millimetri
diametro fra 2 e 0,2 millimetri
diametro fra 0,2 e 0,02 millimetri
diametro fra 0,02 e 0,002 millimetri
diametro < a 0,002 millimetri
In relazione alla composizione percentuale delle varie classi diametriche si
possono classificare i suoli
Proporzioni tra i vari componenti minerali
Sabbia
Limo
Argilla
FRAZIONE ORGANICA
Deriva dall’accumulo e dalla successiva degradazione nel suolo
di residui vegetali e animali
Mediamente costituisce il 2 - 10% del volume del suolo
La frazione organica viene definita Humus
Necessaria per l’attività biologica dei microrganismi
decompositori
Suoli con più del 10% di humus vengono definiti organici
Può arrivare anche al 90% nelle torbiere (suoli ricchi di vegetali
indecomposti per la presenza di acqua e una situazione anaerobica)
(Torbiere importanti per alcune ricerche archeologiche)
La frazione organica è ricca di azoto, zolfo, fosforo
ACQUA
L’acqua piovana penetra nel terreno e si infiltra attraverso i pori
fino alle falde e si distinguono in:
Acque vadose Sono dette quelle che scendono nel sottosuolo per
azione della gravità.
Acque freatiche Sono contenute nelle falde omonime, ossia entro
strati permeabili superiormente e impermeabili inferiormente.
Acque artesiane Sono racchiuse entro due strati impermeabili,
possono essere raggiunte con i pozzi omonimi.
I pozzi che raggiungono le falde freatiche necessitano di pompe per
la risalita delle acque.
I pozzi che raggiungono le falde artesiane permettono la risalita
dell’acqua grazie alla pressione naturale che si forma nella falda.
Dopo una pioggia l’acqua caduta può:
Rimanere in superficie e scorrere come acqua superficiale e può
causare erosione del suolo mediante lo scorrimento.
Scendere nel suolo e riempire tutti i pori acqua di saturazione e
corrisponde alla capacità idrica massima (variabile da suolo a
suolo) contenibile da quel suolo.
Dopo poco tempo, a causa della forza di gravità, una parte di
acqua percola negli strati più profondi e si suddivide in:
Acqua gravitazionale: occupa temporaneamente tutti gli spazi vuoti
poi, sotto l’azione della forza di gravità percola negli strati più
profondi.
Dopo la percolazione quella che rimane negli strati superiori è:
acqua capillare: trattenuta nello strato superficiale del suolo dalle
forze di attrazione fra le molecole d’acqua (coesione) che
trattengono l’acqua nei micropori del terreno. Questa misura
dell’acqua è molto importante e si chiama capacità di campo
L’acqua capillare si compone di due frazioni:
Assimilabile: utilizzata dai vegetali e persa per evaporazione dal
suolo
Non assimilabile: acqua igroscopica forma una pellicola d’acqua
(idratazione) sulle particelle del suolo dovuta alla struttura a
dipolo che si fissa alle cariche delle particelle.
L’acqua del suolo si definisce soluzione circolante perché contiene
disciolti i sali minerali derivanti dalla solubilizzazione e dallo
scambio ionico.
ATMOSFERA DEL SUOLO
l’atmosfera del suolo è importante perché da essa dipende la
vita di piante e microrganismi.
Essa occupa gli spazi vuoti ed è complementare all’acqua.
Nel suolo aria e acqua devono trovarsi nella giusta misura per
favorire la vita.
La sua composizione è diversa da quella della atmosfera esterna:
•più ricca di umidità, di anidride carbonica
•più povera di ossigeno.
Gli scambi gassosi tra atmosfera esterna e suolo sono regolati
da:
trasporto nell’acqua piovana e di scorrimento
diffusione entro i pori del suolo
FAUNA E FLORA
Fauna: la fauna del suolo è principalmente dovuta a vermi,
millepiedi, talpe, roditori, insetti, acari, gasteropodi che
provvedono allo sminuzzamento e mescolamento dei residui
organici allo scopo di procurarsi l’approvvigionamento
energetico.
Flora: oltre alle piante che penetrano con le radici nel suolo, si
trovano di estrema importanza i microrganismi, batteri che
decompongono la sostanza organica e rendono nuovamente
disponibili sostanze minerali, i funghi che abitano i terreni più
acidi, concorrono alla decomposizione della lignina e aiutano le
piante nell’assorbimento radicale (micorrize). Alcuni funghi
possono essere parassiti e causare danni alle piante (marciume
radicale)
PRINCIPALI ORGANISMI DEL SUOLO
MICORRIZA
Simbiosi tra funghi e piante.
Il micelio del fungo ricopre come
un mantello le radici apportando
alle piante dei vantaggi di tipo:
•aumento della superficie di
assorbimento
•maggiore efficacia di
assorbimento di N, P, K
•apporto di composti energetici
•protezione da malattie.
TUBERCOLI RADICALI
Alcuni microrganismi si introducono nella
corteccia delle radici sottili e si moltiplicano
in colonia formando dei tubercoli (palline).
Assorbono l’azoto atmosferico dall’aria
e lo trasformano fino a formare aminoacidi
che vengono poi demoliti e assorbiti dalle
piante.
Necessari per l’apporto di azoto al terreno
specie per alcune specie di piante
leguminose:
soja, erba medica ...
PEDOGENESI E SUOI FATTORI
Il processo di formazione del suolo è chiamato:
“pedogenesi”
è dovuto alla azione interagente fra:
rocce, clima, vegetali, animali, uomo, tempo.
Schematizzando i fattori della pedogenesi si possono
raggruppare in tre gruppi:
Fattori abiotici:
matrice litologica, clima, morfologia,
acqua circolante nel suolo
Fattori biotici:
vegetali, animali, uomo
Fattore tempo:
ne misura l’evoluzione
Fattori abiotici
Matrice litologica: detta anche substrato roccioso o roccia madre, influisce nella
formazione e nell’evoluzione del suolo. Dalla sua disgregazione iniziale prende
origine il: Substrato pedogenetico che può derivare solamente dalla litosfera
locale oppure essere composto anche da detriti di origine glaciale, fluviale,
eolica. Ne derivano suoli autoctoni o alloctoni.
Clima: interviene sia nella formazione sia nella evoluzione del suolo attraverso
le precipitazioni e la temperatura. Acqua e calore sono i principali agenti della
decomposizione e della disgregazione delle rocce inoltre determinano lo sviluppo
di flora e fauna che possono concorrere al processo di pedogenesi.
Morfologia: assieme alla topografia condiziona la formazione e la evoluzione
del suolo attraverso la diversa acclività dei versanti (erosione), l’esposizione
(escursione termica), quota (temperatura).
Acqua circolante: nel suolo favorisce o inibisce lo sviluppo della vita e
l’interazione con le componenti minerale e organica. L’alternanza di periodi di
siccità e saturazione fanno variare le velocità di formazione ed evoluzione dei
suoli.
Fattori biotici
Vegetazione
interviene attraverso l’attività radicale, con l’apporto di residui organici,
modificando il microclima. La vegetazione agisce anche direttamente
sulla roccia madre con i “Licheni” (simbiosi tra fungo e alga) iniziando il
processo di disgregazione, successivamente intervengono i muschi.
Animali
in genere compiono azioni di rimescolamento degli strati superficiali e con
i microrganismi degradazione ad humus della sostanza organica.
Uomo
è intervenuto e interviene nella evoluzione del suolo sia come agricoltore
che come sfruttatore di risorse. Taglio di foreste, utilizzo di zone per il
pascolamento di mandrie, eliminazione di coperture arboree, deviazione di
corsi d’acqua, modificazione delle condizioni climatiche, occupazione e
cementificazione di superfici, inquinamento idrico …
Tempo
È durante il suo trascorrere che avvengono i fenomeni di
formazione ed evoluzione del suolo.
Con l’andare del tempo il suolo può raggiungere condizioni di
stabilità ovvero di equilibrio con le caratteristiche del clima e
della vegetazione.
Questo stadio è definito: “Climax”
Se si considera la colonizzazione di una superficie assistiamo
successivamente a:
primi occupanti: società pioniera
occupanti successivi: transitori
occupanti finali: specie climax
Filmato Planet-terreno
TERRENO AGRARIO
Il terreno agrario deriva dal suolo naturale per
intervento dell’uomo dove la vegetazione naturale
è stata sostituita dalle coltivazioni dell’uomo.
I principali interventi dell’uomo hanno riguardato la
stratigrafia del suolo modificata attraverso
strumenti di lavoro rimescolatori e rovesciatori
Da questa attività ne è derivato un nuovo profilo costituito da:
Strato attivo: è quello interessato dalle lavorazioni e dalle
pratiche agronomiche, in questo è più intensa l’attività radicale e
microbiologica. Il suo spessore varia dai 30 agli 80 centimetri.
Strato inerte: con ridotta attività biologica, il suo spessore
dipende dalla profondità di lavorazione e dallo sviluppo degli
apparati radicali. È importante per la dinamica dell’acqua,
percolazione, ristagno, approvvigionamento. Il suo spessore,
molto variabile, può essere di pochi centimetri fino ai 90 – 100
Substrato pedogenetico e roccia madre come nel profilo
naturale.
PROPRIETA’ FISICHE
Comprendono un insieme di aspetti fisici molto importanti in
quanto possono condizionare la capacità produttiva e di orientare
la tecnica colturale.
Si suddividono in:
Statiche
praticamente immodificabili senza interventi
straordinari
Dinamiche
influenzate dalle normali pratiche agronomiche
statiche
dinamiche
Tessitura
Giacitura
Esposizione
Struttura
Porosità
Coesione
Plasticità
GRANA O TESSITURA
rappresenta la descrizione dei
componenti del suolo suddivisi percentualmente per
frazioni diametriche teoriche.
Le varie particelle minerali che si trovano nel suolo vengono
suddivise con dei setacci le cui maglie sono fissate per
convenzione.
Calcolando le percentuali delle frazioni che ne derivano si
definiscono le qualità minerali del suolo.
Le maglie dei setacci partono dai 2 millimetri
La frazione sopra i 2 mm. viene definita scheletro;
La frazione sotto i 2 mm. è definita terra fine;
la terra fine è a sua volta divisa in:
sabbia grossa, sabbia fine, limo, argilla
TRIANGOLO DELLA TESSITURA
GIACITURA ED ESPOSIZIONE
Per Giacitura si intende la posizione della sua superficie
(inclinazione) rispetto al piano orizzontale.
I problemi connessi alla giacitura riguardano:
•regimazione delle acque
•erosione
•lavorabilità e meccanizzazione
Per Esposizione si intende l’orientamento della superficie
rispetto ai punti cardinali
Interessa esclusivamente i terreni con giacitura non orizzontale.
In diretta relazione con l’ambiente climatico: azione dei venti,
caldi o freddi; periodi di insolazione; esposizione a
mezzogiorno ...
POROSITÀ
Peso specifico e porosità:
il peso specifico del suolo è necessariamente condizionato dai pori
presenti nel suo interno, ha poco senso quindi parlare del peso specifico
assoluto ma ciò che si considera è il peso specifico apparente o densità
apparente.
Rispetto a ciò la caratteristica che interessa è la Porosità che rappresenta
il volume degli spazi vuoti presenti fra le varie particelle e che è
occupato dall’aria o dall’acqua.
La porosità è data dal rapporto:
Volume dei pori
Volume totale del suolo
I valori normali della porosità sono tra 0,3 e 0,6
Come calcolarla:
un volume indisturbato di terreno in acqua e si guarda lo spostamento di
volume che corrisponde al volume netto del terreno. Volume indisturbato
meno volume spostato uguale porosità.
Coesione: è rappresentata dalla forza che tiene
unite le particelle terrose, aumenta con il diminuire
della umidità, è massima nei terreni argillosi
secchi. Si oppone alla penetrazione degli attrezzi
da lavoro, aratri vanghe, zappe.
Plasticità: è la capacità che ha il suolo di assumere
una certa forma da bagnato e mantenerla quando si
asciuga, i suoli più plastici sono quelli con alto
contenuto di argilla.
Capillarità: formazione dei vasi capillari, perdita
di acqua, zappatura e piante sarchiate.
STRUTTURA
rappresenta la disposizione reciproca degli aggregati che nel suolo
si formano per unione delle particelle elementari che lo compongono.
I fattori che favoriscono la struttura dipendono dalle capacità dei
colloidi (minerali argillosi o sostanze umiche) di flocculare e poi di
cementare le particelle di terreno.
Le sostanze ad azione cementante sono prodotte dai microrganismi
del suolo, dalle radici e da cementi inorganici come carbonato di
calcio, ossidi di ferro e di alluminio.
La struttura è una proprietà dinamica che può essere favorita
dall’avanzamento delle radici, dall’aumento di volume dell’acqua,
dagli organismi come i lombrichi.
La struttura permette buona aereazione, circolazione dell'acqua e
delle radici. Un suolo ben strutturato è più fertile di uno destrutturato.
PROPRIETA CHIMICHE
pH: si intende la misurazione nella soluzione circolante
Differenza tra terreni di montagna acidificati che subiscono la
lisciviazione e la eluviazione e terreni di pianura tendenzialmente
basici per la illuviazione e deposizione di sali.
L'acidità del terreno definisce le specie che lo possono abitare
Intervallo di pH:
tra5 e 7,5 per la maggior parte delle piante
tra 6 e 7 per le piante coltivate
Sostanza organica
Ha influenza sia sulle caratteristiche fisiche sia su quelle chimiche
I residui vegetali e animali provenienti dai fenomeni della vita
vengono decomposti dai microrganismi con formazione di humus
che a sua volta diventa fonte energetica per altri organismi che alla
fine di vari processi lo trasformano nei componenti minerali,
originariamente utilizzati dalle piante, e liberazione di CO2, acqua,
energia.
Caratteristiche fisiche influenzate dalla sostanza organica:
Struttura; Stabilizzazione degli aggregati; Porosità; Acqua
trattenuta; Aereazione
Caratteristiche chimiche influenzate dalla sostanza organica:
Processi di scambio; Energia per microrganismi; Riserva di
elementi nutritivi
Potere adsorbente
Caratteristica dei colloidi del terreno di trattenere ioni e impedire che
l'acqua di scorrimento o percolazione li porti via.
Viene sfruttata dalla tecnica di concimazione per ritardare l'effetto di
alcuni concimi ed evitare troppe concimazioni, P e K
Disponibilità di nutrienti
Vengono generalmente distinti in macroelementi e microelementi, non
per importanza ma per quantità.
Macroelementi: C, H, O, N, P, S, Ca, Mg, K, Cl, …
Microelementi: Fe, Mn, Zn, Cu, …
Le piante assorbono dalla soluzione circolante che viene mantenuta
rifornita da:
processi di alterazione delle rocce
processi di mineralizzazione della sostanza organica
somministrazione di fertilizzanti
PROPRIETA’ BIOLOGICHE
Le proprietà biologiche del suolo si concretizzano nella attività di
trasformazione operata dai microrganismi i quali aggrediscono la
sostanza organica in fasi successive utilizzando i composti organici
di alcuni elementi e trasformandoli nei composti minerali dopo
averne utilizzato l'energia per i processi vitali. Queste
trasformazioni per facilità didattica e non con la presunzione di
costruire un modello reale, vengono schematizzate secondo cicli e
quindi avremo il ciclo del carbonio, il ciclo dell'azoto, del ferro,
dello zolfo e così via.
Schema generale di degradazione della sostanza organica
Sostanza organica
attaccata da microrganismi più ossigeno
Humus
utilizzato da microrganismi
Composti organici
di C, Fe, S, N e altri, utilizzati da microrganismi
Composti minerali
acqua, CO2, energia
Schematizzazione del ciclo dell'azoto
Composti organici dell'azoto costituiti da azoto proteico, acidi
nucleici, …utilizzato dai microrganismi ammonizzanti
Formazione di composti ammonici NH4+ + OHutilizzati da parte di microrganismi nitrificanti
NH4 + O2
NO2 + H2O + H
NO2 viene sciolto nella soluzione circolante e utilizzato dalle piante
attraverso le radici.
Se il terreno è asfittico e ristagna l'acqua può avvenire una reazione
da parte di microrganismi denitrificanti e la molecola scissa con
perdita di N sotto forma gassosa e perdita di fertilità
MICRORGANISMI AZOTOFISSATORI
Il terreno può essere arricchito di azoto mediante i
microrganismi azotofissatori
Liberi che utilizzano l'azoto atmosferico per costruire la
propria sostanza organica e alla loro morte rimane nel terreno.
Simbionti che vivono in comunità sulle radici di alcune piante
(leguminose, soia, erba medica) prendono dalle piante sostanze
elaborate e alla loro morte arricchiscono il terreno di azoto.
Sperimentazione della soia.