Il suolo Cosa c’è sotto i nostri piedi? Esplorazione e conoscenza della componente suolo rilevamento ambientalepedologico attraverso lo scavo, la descrizione e la raccolta di campioni di una piccola sezione di terreno, con l’aiuto di schede-guida semplici analisi di laboratorio per determinare alcuni parametri in modo più quantitativo COS’È IL SUOLO? Il suolo è un corpo tridimensionale naturale che si forma all’interfaccia tra atmosfera, biosfera, idrosfera e litosfera, caratterizzato da una o entrambe le seguenti condizioni: 1) è diviso in orizzonti distinguibili dal materiale originario per addizioni, perdite o trasformazioni di energia e materia; 2) ha la capacità di permettere lo sviluppo di piante con radici in ambienti naturali. I suoli sono continuamente attraversati da flussi di energia (raggi solari) e di materia (acqua, sostanza organica ed inorganica) scambiati con l’ambiente esterno. Il suolo costituisce perciò un sistema aperto in equilibrio dinamico con l’ambiente ed in continua evoluzione. I limiti di un suolo sono: - superiore: la superficie topografica o l’interfaccia con aria, acqua, piante o materiale vegetale non decomposto; - laterale: passaggio a roccia, ghiaccio o acqua; - inferiore: passaggio alla roccia intatta e in ogni caso arbitrariamente non più di 200 cm dalla superficie. DA COSA SONO COMPOSTI I SUOLI ? La componente LIQUIDA (costituita sostanzialmente da acqua) e quella GASSOSA (aria) riempiono gli spazi vuoti presenti tra le particelle. La loro presenza è indispensabile per lo sviluppo del suolo e quindi anche della vegetazione e degli organismi animali che vivono al suo interno. La componente SOLIDA: a- frazione minerale inorganica primaria: sono i costituenti ereditati dalla roccia madre che si sono conservati (grazie alla loro bassa alterabilità) e che costituiscono la parte più grossolana. A seconda della roccia d’origine avremo diversi minerali. b- frazione minerale inorganica secondaria: i componenti derivano dallo sgretolamento delle rocce e dalla trasformazione dei minerali primari e costituiscono le parti più fini. Si possono formare argille, ossidi e idrossidi. c- frazione organica: deriva dalla decomposizione di resti vegetali e animali. GLI ORIZZONTI O: sottile orizzonte formato dall’accumulo di materiale organico indecomposto o parzialmente decomposto sulla superficie topografica. Il suo spessore dipende dalla quantità della vegetazione e dalla presenza o meno di micro-organismi decompositori (batteri, protozoi, funghi). A: accumulo di materiale decomposto (mineralizzato e humificato): è un orizzonte che acquista e perde costantemente acqua, sostanza organica (da cui la colorazione scura) e radiazioni solari. Il suo colore dipende dalla quantità di sostanza organica e dall’intensità e dal tipo di processi fisico-chimici che agiscono su di esso. E: orizzonte di lisciviazione caratterizzato dalla netta prevalenza dei processi di lisciviazione ed impoverimento delle sostanze minerali (perdita di argilla, ferro o alluminio) che gli conferiscono un caratteristico colore grigio chiaro. B è l’orizzonte di accumulo delle sostanze minerali ed organiche che vengono lisciviate dagli orizzonti superiori e trasportate sottoforma di ioni. Il colore di questo orizzonte varia da grigio, rosso, giallo a misto, a seconda del tipo di processo chimico intervenuto. C è la roccia consolidata da cui si è formato il suolo nella quale si possono riscontrare però alcuni piccoli segni d’influenza dei processi pedogenetici. COME E PERCHE’ SI FORMA IL SUOLO: QUALI SONO I PROCESSI PEDOGENETICI? Alterazione fisica Alterazione chimica Pedoturbazione: processo meccanico che determina movimenti di materia, sgretolamento e omogeneizzazione. - cicli di gelo e disgelo che causano l’allargamento delle fratture nelle quali si raccoglie l’acqua, - processi di bioturbazione - contrazione ed espansione delle argille. legata all’acqua e ad alcuni gas atmosferici che reagiscono con i minerali della roccia causando delle forti alterazioni. Ossidazione: il ferro dei minerali (Fe 2+) reagisce con l’ossigeno contenuto nell’acqua o nell’atmosfera formando ossidi di ferro (Fe 3+); questa reazione indebolisce la struttura interna della roccia portandola a disintegrarsi. Idrolisi: gli ioni H+ dell’acqua reagiscono con i componenti della roccia scambiandosi di posto con altri cationi delle rocce silicatiche e riducendo la stabilità della struttura della roccia che diviene più vulnerabile agli agenti atmosferici. Decarbonatazione: dissoluzione dei carbonati in ambiente calcareo. Lisciviazione: processo di dissoluzione dei sali (solubili): nitrati, carbonati e solfati Alterazione biologica Umificazione. Funghi e batteri producono enzimi che Mineralizzazione: quando piante e animali muoiono, particolari microrganismi (batteri, funghi, alghe e protozoi) provvedono alla loro decomposizione e trasformazione da sostanza organica ad inorganica. I micro-organismi utilizzano la sostanza organica per la loro crescita e riproduzione e quando muoiono rilasciano nel terreno resti organici ricchi di sostanze nutritive (ioni inorganici) che fertilizzano il terreno creando un ambiente favorevole per la crescita delle piante. E' un processo rapido che porta alla formazione di sostanze semplici, solubili o gassose accelerano la decomposizione della sostanza organica, formando nuove molecole complesse colloidali (in forma gelatinosa, non cristallina): l’humus. E' un processo lento che porta alla formazione di numerosi composti organici: lignina e suoi derivati, proteine, carboidrati, grassi, cere, acidi organici e alcooli che formano un residuo scuro, appiccicoso e parzialmente solubile. E’ di colore marrone scuro e contiene carbone, azoto, fosforo e zolfo in un rapporto di 100: 10: 1:1 . L’humus attrae ioni e assorbe cationi come Ca, K, Mg (sostanze nutritive) che rimangono disponibili per le piante al posto di venire lisciviati, rendendo il suolo più fertile; aggiunto ad una tessitura sabbiosa agisce da legante tra le particelle sciolte (struttura granulare) mentre aggiunto ad una tessitura argillosa facilita il drenaggio rendendo più facile la coltivazione e aumentando la quantità d’acqua che può essere trattenuta dal suolo. Le molecole possono poi legarsi alle argille e agli ossidi determinando un successivo processo di mineralizzazione secondaria. Immobilizzazione: la successiva trasformazione delle sostanze inorganiche in sostanze organiche da parte di piante e micro-organismi. I processi di sviluppo del suolo sono influenzati da diversi FATTORI AMBIENTALI organismi Forniscono materia organica al suolo;innescano reazioni chimiche; azione di rimescolamento; incidono sulla porosità e sull’aggregazione condizionando la presenza di acqua e di soluzioni. rilievo Controlla processi di erosione, trasporto di particelle solide e di sali in soluzione clima La temperatura influenza sia i processi fisici di disintegrazione della roccia che quelli chimici (l’attività chimica è favorita dalle alte temperature) e biologici (incrementando Le precipitazioni forniscono l’acqua senza la quale le attività chimiche e biologiche non sono possibili l’attività batterica). tempo materiale d’origine Determina la presenza o meno dei diversi elementi chimici Il processo di formazione di un suolo è lento e senza fine. Il tempo necessario alla formazione di uno strato di suolo di 30 cm su sedimenti sciolti è di circa 50 anni nei casi più rapidi, altrimenti, nel caso di un substrato roccioso ci vogliono dai 100 ai 1000 anni per formare 1 cm di suolo. RILEVAMENTO E CARTOGRAFIA DEI SUOLI 1. STUDIO PRELIMINARE della zona: - raccolta dei dati ambientali e climatici - esame della topografia - analisi delle foto aeree Attraverso le carte e le foto aeree individuo la configurazione che assumono le superfici in seguito all’interazione con gli agenti atmosferici: morfologia, organizzazione del drenaggio, sistemazioni e struttura dei campi, tipo di vegetazione e di uso del suolo. Le diverse configurazioni sono indicative di fattori pedogenetici, e quindi suoli, diversi. ES: area golenale ed alveo fluviale; terrazzo alluvionale; fondovalle piano; scarpata di erosione,……. CARTA DELLE UNITÀ DI PAESAGGIO = omogenee per tipo e intensità del processo morfogenetico e per suoli simili tra loro. Contesto ambientale Inquadramento geografico ambientale Oltre il 50% del territorio è costituito da zone agricole e più del 17% è costituito da boschi. •Nell’alta pianura il paesaggio naturale è caratterizzato da vegetazione di brughiera •Numerose zone umide, nelle quali particolarmente ricca è l’avifauna acquatica, costellano l’andamento intrecciato e meandriforme del fiume nel tratto di pianura. •Nella parte centro-meridionale della valle sono presenti i boschi di ripa. Contesto ambientale Inquadramento climatico Schemi classici di climatologia descrivono l’area di studio come appartenente alla regione climatica Padana, ma l’influenza locale di precipitazioni e l’effetto mitigante del lago sui territori vicini creano microclimi molto diversi. Precipitazioni •La distribuzione è equinoziale, con massimi nei periodi primaverili e autunnali, e minimi concentrati nei periodi invernale ed estivo •Alla Miorina, Lago Maggiore, superano i 1300 mm. •Abbiategrasso si assestano intorno ai 1000 mm raggiungendo •I minimi a Pavia dove la media annua è di 912 mm. Il regime pluviometrico è pertanto classificabile come sublitoraneo, intermedio fra il tipo Padano e quello appenninico Contesto ambientale Inquadramento Geologico e Geomorfologico Il territorio del Parco del Ticino si presenta complesso da un punto di vista geologico e geomorfologico. -anfiteatro morenico •Depositi morenici del Pleistocene medio e superiore, che caratterizzano la fascia a Nord del Parco •Depositi di origine fluvio-glaciale di diversi periodi che formano l’intera pianura. •Depositi alluvionali, più recenti, ubicati soprattutto lungo il corso del Ticino che continua ad attuare la sua azione modellante nella valle fluviale. Le parti fondamentali del territorio del Parco del Ticino tre: -anfiteatro morenico -pianura -valle a cassetta. -Queste sono tra loro diverse per origine, morfologia e per manifestazioni biologiche ma unificate dall’acqua che funge sia da protagonista del processo di modellamento che da fattore condizionante la vita. -pianura -valle a cassetta. Contesto ambientale La pianura La piana alluvionale formatasi durante il lungo periodo glaciale e post-glaciale, in seguito al trasporto a valle e successivo accumulo di enormi quantità di detriti provenienti dallo smantellamento dei rilievi. Questi depositi hanno formato la presente pianura Padana che si caratterizza in almeno tre differenti aree diverse per caratteristiche geomorfologiche e per gli ambienti ad esse connesse. E' riconoscibile una successione da nord a sud di queste tre aree identificate in: alta, media e bassa pianura. La suddivisione della pianura in queste tre zone non è una semplice distinzione geografica ma è piuttosto il riconoscimento di tre distinte aree geomorfologiche che presentano forme e fenomeni che sono espressione dei processi in atto. Il decrescere del gradiente idraulico accompagnato da una conseguente diminuzione della granulometria causa tanto il progressivo cambiamento delle forme fluviali quanto il manifestarsi di aree a differente permeabilità con conseguente innalzamento della falda e formazione dei fontanili. I confini tra le aree corrono perciò lungo due linee di risorgive (fontanili) che tagliano in senso est-ovest il territorio. L’alta pianura si sviluppa tra il margine meridionale della cerchia morenica e la prima linea di fontanili (direttrice Magenta-Camerini). La media pianura è compresa tra questa linea e la seconda, più meridionale, linea di fontanili posta tra Abbiategrasso e Vigevano. Infine la bassa pianura si svolge dalla linea più meridionale dei fontanili al fiume Po. I depositi fluvioglaciali del Ticino Sotto il manto della sua vegetazione, la valle del Ticino nasconde un'ossatura prodotta da una genesi durata milioni di anni. E’ lungo i greti del fiume e i punti di erosione delle rive che possiamo osservare la storia del fiume. 1) Il livello più antico che affiora dal suolo del Parco del Ticino è il cosiddetto Villafranchiano, dal nome di Villafranca d'Asti dove questa stratificazione del terreno fu per la prima volta classificata. Si tratta di materiali ciottolosi conglomerati in una matrice giallastra sabbioso-argillosa in cui affiorano torba e lignite. Questo era il livello fondamentale dell'antica pianura preglaciale durante il Pliocene superiore, cioè un deposito deltizio nel mare che copriva quella che è oggi la Pianura Padana, tra un milione ed 1.800.000 anni fa. Sulle rive del Ticino esso affiora dietro al mulino del Casone. Vi sono pure fossili di vegetazione tipica di un clima freddo, prime avvisaglie delle glaciazioni che stavano per sconvolgere la terra nel periodo successivo (Pleistocene). 2) Le grandi glaciazioni alpine furono quattro, identificate a partire dalla più antica con i nomi di Günz, Mindel, Riss, Würm. In queste fasi ai margini dei ghiacciai, dove si trova ora la valle del Ticino, si accumulavano colline di depositi morenici con forma arcuata corrispondente a quella del fronte glaciale. Gli archi morenici deposti dall'immenso ghiacciaio del Ticino risalgono soltanto alle ultime tre glaciazioni, mentre la prima (Günz) non è riconoscibile. Nelle fasi calde interglaciali, le acque di scioglimento formavano fiumane che trascinavano a valle materiali diversi, depositando dapprima i più grossolani, quindi via via i più fini, con un'azione generale di livellamento. Questi depositi del quaternario antico sono composti da ghiaie grossolane all’incirca fino a Magenta, da ghiaie miste a sabbia (con letti di limo e argilla) da Magenta a Vigevano e da materiale più fine verso sud. 3) I depositi sabbiosi e ghiaiosi di color grigio vivo molto omogenei dell'ultima glaciazione (Würm) formano i terrazzamenti superiori, paralleli all'asse del fiume. Depositi color giallo ocra, con sabbia e argilla frammiste a massi anche di una certa dimensione sono i depositi più antichi della fase rissiana, come dimostrano l'eterogeneità dei materiali e la disposizione caotica, nonché la notevole erosione dei ciottoli. Vi sono anche compatte striature giallastre. Si tratta di Loess, cioè sabbie finissime depositate dal vento nella regione attorno al ghiacciaio, durante un'era secca e fredda. Infine sopra i materiali di origine würmiana si trova mezzo metro circa di depositi più grossolani, lasciati dall'impetuosa fiumana postglaciale nell'ultima fase di scioglimento. Sistema L Livello Fondamentale della Pianura Sotto sistema: LG Paesaggio: Ampie conoidi ghiaiose a morfologia subpianeggiante o leggermente convessa, costituite da materiali fluvioglaciali grossolani non alterati, comprese tra le superfici rilevate (rilievi montuosi, apparati morenici e terrazzi antichi) ed il limite superiore della fascia delle risorgive Suolo: suoli generalmente sottili e scheletrici su ghiaie, ben drenati Sotto sistema LQ Paesaggio: Porzione centrale della pianura con intensi fenomeni di idromorfia, riconducibili all’emergenza delle risorgive e/o alla presenza di una falda sottosuperficiale, caratterizzata da variabile presenza di scheletro nel suolo e di pietrosità in superficie (“media pianura idromorfa”). Suolo: Suoli con fenomeni di idromorfia anche permanenti, di varia intensità Sistema V Pianure alluvionali Sottosistema VA Paesaggio: Piane alluvionali inondabili con dinamica prevalentemente deposizionale, costituite da sedimenti recenti od attuali (Olocene recente ed attuale). Suolo: Suoli non evoluti, sottili a tessitura variabile, saturati e con spiccati fenomenidi idromorfia Sottosistema VT Paesaggio: Superfici terrazzate costituite da “alluvioni antiche o medie”, delimitate da scarpate d’erosione e variamente rilevate sulle piane alluvionali (Olocene antico). Suolo: Suoli mediamente evoluti, con profondità e tessitura variabili, sottili a tessitura variabile, generalmente saturati e con moderati fenomeni di idromorfia RILEVAMENTO SISTEMATICO sulla base delle unità pedopaesaggistiche: - trivellate e RACCOLTA DEI CAMPIONI per ANALISI DI LABORATORIO sui campioni dei profili rappresentativi - controllo delle unità di paesaggio: analisi delle caratteristiche del paesaggio che possono risultare discriminanti per i suoli: quote, pendenze, esposizione, uso del suolo, intensità di erosionee, rocciosità…. CARTA PEDOLOGICA: - tipo di substrato - tipo di paesaggio - tipo di suolo Definizione delle UNITA’ PEDOLOGICHE E CLASSIFICAZIONE DEI SUOLI RILEVAMENTO sul terreno Lavorare su un’area di circa 5 m x 5, di aspetto omogeneo, di cui valutare: soleggiato o ombroso…e rispetto ai punti cardinali? Come posso orientarmi? caratteristiche fisiche: - Esposizione - Morfologia del terreno pianeggiante o inclinato (di quanto?); solcato da canali, cunettoso, irregolare o omogeneo, privo di irregolarità; presenza di forme particolari; presenza di zone depresse con ristagno d'acqua, etc. caratteristiche biotiche: strati di vegetazione muschi e licheni altezza………. copertura % (rispetto al 100%) erbe altezza………. copertura % arbusti altezza………. copertura % piccoli alberi altezza………. copertura % alberi altezza………. copertura % Fare uno scavo profondo circa 50 cm e largo circa 40 cm e per prima cosa fare un disegno della sezione segnando tutti i minimi particolari che riesco ad osservare e misurando lo spessore degli orizzonti Descrizione della sezione: - Colore Orizzonti di diversi colori - granulometria - umidità e drenaggio - strutture eventuali (buchi, forme particolari…) - presenza di radici - presenza di ciottoli di dimensioni visibili Descrizione accurata dello scavo Utile per : Colore - delimitare gli orizzonti - riconoscere i diversi suoli -- interpretare il drenaggio e i processi chimico-fisici avvenuti nei suoli nelle zone delle medie latitudini il colore prevalente è il marrone scuro (zone umide) o il marrone chiaro o grigio (zone aride e deserti Il rosso e il giallo derivano dalla presenza di ossidi di ferro e si formano in suoli ben drenati, in climi caldo-umidi. I colori che variano dal bianco al nero sono legati alla presenza di humus; maggiore è la quantità d’humus (montagna e zone fredde, dove la sostanza organica viene conservata) più nero sarà il suolo. I colori grigiastri e bluastri indicano invece condizioni paludose a debole drenaggio (condizioni idromorfe). Il bianco può indicare presenza di sali nel suolo. Tessitura: granulometria (dimensioni) delle particelle inorganiche Per ogni orizzonte individuato prendere una manciata tra le mani, inumidirla, eliminare i pezzetti di scheletro (radici, sassi grossi…) e lavorarla cercando di sentire la sensazione prevalente: ghiaia e sabbia, dimensioni superiori ai 2 mm; limo, tra 2 e 0, 063 mm e argilla, inferiori a 0,002 mm - sensazione del grattare e smerigliare della sabbia (senti sotto i polpastrelli uno scheletro ruvido): tessitura ghiaioso-sabbiosa; - sensazione di saponosità: la terra non è adesiva ma è molto plastica quando umida; si asciuga facilmente e si stacca bene dalle dita: tessitura limosa. - sensazione di adesività: la terra si stacca male dalle dita ed asciuga lentamente: tessitura argillosa. Per valutare la percentuale argillosa, fai una prova di plasticità: è possibile, strofinando una manciata di suolo tra le mani, ottenere dei salsicciotti compatti che non si rompono ripiegandoli ad anello o la terra ti si sgretola tra le dita? influenza la circolazione di aria ed acqua nel suolo (umidità, areazione, fertilità), influenzando anche i processi chimicofisici del suolo umidità e drenaggio osserva e poi tocca e manipola un po' di suolo tra le mani per capire il suo grado di umidità, ovvero di acqua contenuta nei pori. Fai una valutazione: arido, umido, inzuppato d’acqua Porosità: si riferisce a forma, dimensioni e quantità di vuoti presenti nel suolo. Questo parametro influenza il trattenimento dell’acqua nel suolo e quindi i processi chimico-fisici e le relazioni con radici e organismi. Raccolta dei campioni per il laboratorio Lo studio del suolo nella scuola media inferiore e superiore L’APPROCCIO PERCETTIVO-SENSORIALE L'APPROCCIO SCIENTIFICO LA CONTESTUALIZZAZIONE 1. L’APPROCCIO PERCETTIVO-SENSORIALE L’ESPERIENZA DIRETTA tessuto motivazionale di base Esempio: "percorso" finalizzato a vivere il legame con la terra in modo libero e soggettivo, prescindendo dalle conoscenze tecnico-scientifiche. Percorso che valorizza l’utilizzo dei 5 sensi, in particolare del tatto (sensazione del contatto tra il corpo e la terra e manipolazione del terreno), dell'olfatto e della vista. percezione tattile che sensazioni provi con le mani? sensazioni fisiche in termini di temperatura, consistenza, grado di umidità, peso percezione olfattiva percezione visiva che odore ha? Ti piace o ti respinge? Ti evoca delle immagini questo odore? Se sì quali? Separa ciò che appartiene al mondo vivente dal non vivente e prova a comprenderne le relazioni. frazione minerale inorganica: granuli, sassolini….. La componente solida frazione organica: radici, foglie, rametti…. La componente liquida: umidità atto di astrazione provando ad associare un'immagine, o semplicemente delle forme o dei colori, alle sensazioni provate 2. L'APPROCCIO SCIENTIFICO fornire agli allievi quegli strumenti necessari a compiere un salto, da quella che é la percezione emotiva-percettiva ad una comprensione più oggettiva, complessa e completa che gli permetta di "manipolare" con senso di responsabilità e cognizione di causa la terra del nostro pianeta A. L'ANALISI SISTEMATICA approccio di tipo scientifico-descrittivo: - osservo (sul terreno) - descrivo minuziosamente i fenomeni - raccolgo i dati ed il materiale necessario per la parte di laboratorio. Componenti Dove si trova orizzonti aspetto Possiamo definire il suolo e poi analizzare i processi genetici e i fattori che entrano in gioco. B. IL LABORATORIO SPERIMENTALE - faccio degli “esperimenti” finalizzati a provare le mie ipotesi - verifico se le ipotesi sono confermate o se ne devo fare altre (ammetto gli errori) - traggo le conclusioni. Lo scopo é quello di riprodurre in laboratorio i più importanti processi e fattori fisici e chimici che si verificano nei suoli e di comprenderne le cause e gli effetti. Fare prove semplici e che non richiedano attrezzature complesse o costose. Alcuni esperimenti Determinazione dell’umidità della sostanza organica permeabilità del suolo capacità di ritenzione quantità d’aria prova del calcare prova dell’acidità tessitura 3. LA CONTESTUALIZZAZIONE Contestualizzare, ovvero inserire ogni cosa in un contesto più ampio. Ciò permette all’allievo di: Sviluppare un “pensiero complesso” ovvero capace di integrare, interconnettere, cogliere ciò che è in relazione sviluppare anche un “pensiero ecologico”, cioè che sappia mettere eventi, informazioni e conoscenze in relazione con l’ambiente culturale, sociale, economico, politico e naturale. Il suolo: un elemento del pianeta alla base della vita al confine tra biosfera, litosfera, atmosfera e idrosfera - una casa per gli esseri viventi: Animali e piante traggono i loro nutrimenti minerali dal suolo per sintetizzare proteine, carboidrati, grassi e vitamine. - le radici di tutta (quasi) la biosfera: il suolo permette alle piante di mettere le radici e nello stesso tempo influenza fortemente il tipo di vegetazione e quindi di cibo disponibile per la fauna selvaggia. - la fonte del cibo: gli uomini dipendono dalle sostanze nutritive delle piante e degli animali e dall’acqua, senza i quali la vita sulla terra non sarebbe possibile; - una riserva d’acqua: il suolo contiene e conserva l’acqua. L’impatto dell’uomo - coltivazioni e fertilità: tossificazione” e utilizzo di aree coltivate per scopi non agrari -la desertificazione: se ci vogliono dai 100 ai 2500 anni per formare 2,5 cm di suolo, essi possono venire distrutti per erosione in soli 10 anni. - Il suolo è indispensabile per la costruzione di case, ponti, strade. I costruttori edilizi devono conoscere le proprietà fisiche dei suoli (drenaggio, struttura, tessitura, compattezza) per determinare la profondità di scavo, le macchine da utilizzare, gli interventi di consolidamento, etc.; Il problema della cementificazione e delle alluvioni La deforestazione, l’eccessivo sfruttamento di terreni agricoli e dei pascoli, l’errata gestione delle risorse idriche sono le principali cause del processo di desertificazione dovute all’intervento dell’uomo.