Roma, 25 Marzo 2015
CONOSCENZA CRITICA DELLE RISORSE TERRENO e ACQUA:
Prima Parte: Il Terreno
Relatore: Dott. Lorenzo Sbaraglia
1. INTRODUZIONE
La fase solida del terreno è costituita da materiale estremamente
eterogeneo, non solo da un punto di vista qualitativo ma soprattutto
per la dimensione delle particelle che la compongono
(composizione granulometrica)
È chiaro che questa differente composizione si riflette in maniera
determinante su alcune caratteristiche idropedologiche quali:
permeabilità, capacità di ritenzione idrica e porosità.
Lo studio della composizione granulometrica (scheletro e
tessitura) è pertanto un esame basilare per valutare le
"caratteristiche produttive di un terreno"
2. SCHELETRO
Per scheletro si intende la frazione di terreno costituita da
elementi di diametro superiori ai 2 mm; la frazione passante il
setaccio da 2 mm prende il nome di terra fine
La presenza di scheletro, che è un inerte, riduce la quantità
di terra fine e conseguentemente risultano ridotti sia la
capacità di ritenzione idrica che i livelli di fertilità chimica.
In linea generale si può affermare che all'aumentare dello
scheletro, la capacità produttiva del terreno diminuisce
3. TESSITURA
La tessitura è l'elemento che meglio caratterizza il terreno dal punto
di vista fisico strutturale.
La permeabilità, la capacità di scambio cationico, la capacità di
ritenzione idrica e la struttura,
sono alcune delle caratteristiche del terreno che dipendono in larga
misura dalla tessitura
Il termine granulometria si riferisce alla composizione del terreno
(Percentuale di sabbia, limo e argilla)
La tessitura invece è il giudizio agronomico di sintesi che
permette di associare ad una composizione granulometrica
alcune caratteristiche tipiche di una particolare classe di terreni
4.
REAZIONE pH
La reazione pH gioca un ruolo fondamentale nel regolare i
processi chimici e biologici del terreno
infatti, sia l'assimilabilità degli elementi nutritivi
indispensabili alle piante che la vita microbica del terreno
sono condizionati dalla reazione pH
La reazione pH, principale responsabile del chimismo del
terreno, esplica quindi nei confronti delle colture
un'azione fondamentale in quanto determina la
compatibilità tra pianta e terreno
Terreni basici
inospitali
Terreni neutri ottimali
per lo sviluppo
Terreni subacidi con
caratteri di maggiore
normalità ed ospitalità
Terreni molto acidi
con bassa produttività
5. CALCARE TOTALE e CALCARE ATTIVO
Il termine "calcare totale" definisce la quantità dei carbonati
presenti nel terreno, senza specificarne la natura
CaCO3 >>> MgCO3 e Na2CO3
Poco solubile CaCO3
+ H2O + CO2 -------> Ca(HCO3)2 maggiore solubilità
capacità di passare in soluzione più o meno rapidamente e
quindi di imprimere al terreno caratteristiche specifiche tipiche
dei suoli calcarei, viene detta "attività" del calcare e dipende
dalla finezza delle particelle e dall’abito cristallino
5. CALCARE TOTALE e CALCARE ATTIVO
Per quanto concerne i parametri chimici c'è da ricordare che il
calcare condiziona la reazione pH (pH >7.0)
Interferisce sulla solubilità dei fosfati, favorendo la formazione di
fosfati di calcio più basici e quindi meno solubili ed assimilabili.
In sua presenza inoltre, risulta ridotta l'assimilabilità dei
microelementi fino a giungere, in certi casi, a carenze nutrizionali
Non trascurabile è l'azione che il calcare esplica nei confronti della struttura
La determinazione del calcare attivo è importante soprattutto per le
colture arboree, in quanto permette di valutare il potere clorosante
del terreno e di scegliere quindi i portainnesti più idonei
5. SOSTANZA ORGANICA
proprietà chimiche: è ben nota l'importanza che la sostanza
organica riveste nella nutrizione vegetale. La maggior parte
dell'azoto, dello zolfo ed una frazione importante del fosforo sono
infatti presenti sotto forma organica.
la liberazione progressiva di questi elementi, attraverso la mineralizzazione della
sostanza organica, è un processo importante che assicura la nutrizione vegetale
la sostanza organica è in grado di complessare i cationi metallici e di ritenerli
sotto forma di chelati facilmente assimilabili dall’apparato radicale
esplica un ruolo positivo sull'assimilabilità del fosforo in quanto riduce l'attività
degli ossidi di ferro e di alluminio responsabili dell'immobilizzazione dell'elemento
5. SOSTANZA ORGANICA
proprietà fisiche: Secondo alcuni autori, l'effetto primario della
sostanza organica è, nella maggior parte dei casi, relativo più alle
caratteristiche fisiche che non a quelle chimiche del terreno
La sostanza organica umificata esplica un effetto importante sulla struttura per
due motivi: aumenta la coesione tra particelle mediante legami di natura
chimico-fisica; modifica la bagnabilità degli aggregati a causa della sua natura
idrofoba e conseguentemente riduce la pressione dell'acqua nei capillari
La sostanza organica non umificata esplica invece un' azione fisica di tipo diretto
quando viene applicata sul terreno sotto forma di pacciamatura (diminuzione
temperatura, riduzione fenomeni erosione, effetto positivo sulla mineralizzazione)
5. SOSTANZA ORGANICA e AGRICOLTURA
Negli ultimi decenni si è assistito in Italia ad una graduale
diminuzione della sostanza organica nei terreni agrari come
risultante sia dei ridotti apporti che delle lavorazioni più frequenti e
profonde
maggiore mineralizzazione e
diluizione nella massa del suolo
La maniera tradizionale di aumentare la sostanza organica nel terreno
è quella di apportare letame, compost, residui vegetali o sovesci verdi
6. AZOTO
L'azoto è tra gli elementi nutritivi il più importante per le piante; entra a far parte di una
serie di composti di grande importanza biologica (clorofilla, proteine, acidi nucleici )
Con l'eccezione dei terreni vergini o di quelli lasciati incolti per lungo tempo, la gran
parte dei terreni risulta deficiente di azoto
La quasi totalità del N nel terreno e’
Che è in relazione con la sostanza
organica.
Frazione
disponibile per
il nutrimento
delle piante
L'entità delle trasformazioni dipende dall'attività microbica e dalle condizioni pedoclimatiche
7. FOSFORO
Il Fosforo, dopo l'azoto è il nutriente che con maggiore frequenza limita
la crescita delle colture
Retrogradazione: (fissazione o assorbimento sono sinonimi spesso
usati) è un termine molto generico che indica la rimozione del fosforo
dalla soluzione circolante e la conseguente immobilizzazione.
i principali fattori responsabili della retrogradazione del fosforo sono:
• il carbonato di calcio
• l'alluminio di scambio
• gli ossidi di ferro ed alluminio
• l'allofane
7. FOSFORO: dinamica nel terreno
Ai fini della nutrizione delle piante, l'insieme delle forme fosfatiche presenti nel
terreno possono essere suddivise in tre frazioni:
- Frazione solubile costituita dal fosforo disciolto nella soluzione circolante;
risulta essere prontamente disponibile per le colture.
- Frazione labile costituita dal fosforo adsorbito sui siti di bassa affinità o da forme
fosfatiche moderatamente solubili; risulta essere potenzialmente disponibile per le
colture.
L'assorbimento del fosforo nella soluzione del suolo da parte delle colture, ha
come conseguenze, la mobilizzazione delle forme labili .
- Frazione non labile costituita dal fosforo poco solubile come le forme occluse;
risulta essere scarsamente disponibile per le colture
8. CSC capacità di scambio cationica
La capacità di scambio da un punto di vista agronomico può essere considerata come un
magazzino in cui sono "riposti" i cationi di scambio (Ca, Mg, Na, K) sotto una forma
prontamente utilizzabile dalle colture
scambiatori :
• Argille Fillosilicate: sostituzioni isomorfe nel reticolo cristallino
• Colloidi Organici : dissociazione gruppi funzionali carbossilici e fenolici
• Ossidi di Ferro e Alluminio nei suoli rossi tropicali
• Allofane nei suoli vilcanici
I cationi assorbiti sul complesso sono in equilibrio dinamico con la soluzione
circolante del terreno ed ad ogni variazione che la soluzione subisce il complesso di
scambio risponde modificando l'equilibrio, opponendosi alla variazione
9. Calcio, Magnesio, Potassio
A differenza dell'azoto, del fosforo e dello zolfo il calcio, il magnesio ed
il potassio si trovano nel terreno prevalentemente sotto forme minerali
Assicurano la nutrizione
delle piante
Forma di Riserva
(non disponibile)
Forma Scambiabile
Forma Solubile
(prontamente disponibile) (facilmente disponibile)
la velocità di rilascio da queste
forme è troppo bassa rispetto ai
fabbisogni di una coltura in pieno
sviluppo
equilibrio dinamico :Via via che l'elemento
presente nella soluzione viene assorbito
dalle piante, il livello nella soluzione viene
ripristinato a spese della forma scambiabile
e viceversa.
9. Calcio, Magnesio, Potassio
La risposta agli elementi nutritivi è funzione
delle colture e del tipo di suolo
L'importanza agronomica del calcio non va considerata solo in funzione della
nutrizione vegetale. E’in grado di condizionare il terreno e di imprimergli le migliori
caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche
Nonostante il magnesio rivesta un ruolo fisiologicamente importante e diversificato è
richiesto dalla pianta in quantità assai minori rispetto al calcio ed al potassio
Tra i cationi metallici indispensabili per la crescita delle colture, il potassio è senz'altro
tra i più importanti. Le piante lo assorbono in elevata quantità e spesso in misura
maggiore dell'azoto
10. SALINITA’ E SODICITA’
Tutti i terreni presentano una certa quantità di sali che derivano dall'alterazione meteorica delle
rocce, dai fertilizzanti, dalle acque di irrigazione; quando però a causa di condizioni climatiche,
morfologiche ed idrologiche tali quantità diventano eccessive, le colture ne risentono
negativamente ed il terreno viene classificato come salino.
Il termine SALINITA’ indica pertanto un eccesso di sali solubili nel terreno.
La salinità si manifesta in campo con una diminuzione dei raccolti e con la presenza
di aree con germinazione molto ridotta; le piante presentano uno sviluppo stentato e
manifestano alterazioni anatomiche
Gli effetti negativi dovuti alla salinità sono essenzialmente due: un effetto aspecifico
legato cioè alla quantità totale di Sali (secchezza fisiologica); un effetto specifico legato
alla presenza di alcuni elementi tossici (Na, Cl, B)
10. SALINITA’ E SODICITA’
Il termine SODICITA’ definisce l'accumulo di sodio di scambio nel
terreno; gli effetti nocivi ad esso associati sono:
- deterioramento delle proprietà fisiche: dispersione ed il rigonfiamento dei
minerali argillosi; la permeabilità decresce più o meno drasticamEnte ed il terreno
diventa impermeabile sia all'aria che all'acqua
- elevata reazione pH del terreno: insolubilizzazione di alcuni microelementi
quali il ferro, il manganese, il rame, lo zinco e possono manifestarsi carenze
nutrizionali.
- tossicità dell'elemento verso le colture
- influenza la nutrizione delle piante nei terreni sodici è l'elevato contenuto di
sodio di scambio che condiziona la presenza degli altri cationi sia sul complesso
che nella soluzione circolante
10. Bonifica dei terreni sodici
conversione del carbonato e bicarbonato di sodio in sali meno
alcalini e conseguente diminuzione della reazione pH
Na2CO3 + (gesso) CaSO4 ----> CaCO3  + Na2SO4 (lisciviazione)
Arg - 2Na + (gesso) CaSO4 -----> Arg - Ca + Na2SO4
Sodio di scambio viene sostituito con il calcio e la percentuale di
argilla deflocculata diminuisce, la struttura tende a ristabilirsi e
conseguentemente i parametri idrologici raggiungono i valori
tipici conformi alle caratteristiche tessiturali del terreno.
11. MICROELEMENTI
Oltre agli elementi nutritivi principali la pianta necessita, per i suoi
processi biochimici, di altri elementi quali: ferro, manganese, rame,
zinco e boro. Pur essendo indispensabili alla crescita vengono assorbiti
dalle piante in quantità minime
Il contenuto di microelementi nel terreno dipende dalla natura del
substrato pedologico
Mentre il contenuto dipende dal tipo di substrato l'assimilabilità dipende
dalla ripartizione tra forme minerali ed organiche e dagli equilibri
esistenti tra esse e la fase liquida e dalla reazione pH del terreno.
Carenze Primarie:
basso contenuto
Carenze Secondarie:
Scarsa assimilabilità
Fitotossicità:
Assorbimento eccessivo
CONOSCENZA CRITICA DELLE RISORSE TERRENO e ACQUA:
Seconda Parte: L’acqua
CENNI STORICI
CLASSIFICAZIONE PER LE ACQUE DI IRRIGAZIONE
di colture in pieno campo:
1. 1954: CLASSIFICAZIONE AMERICANA PROPOSTA DA RICHARD
2. 1976 : LA FAO PROPOSE UNA SUA CLASSIFICAZIONE.
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MODERNA CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE
APPLICABILI NEI CASI DI IRRIGAZIONE, FERTIRRIGAZIONE DI PIANTE IN VASO O COLTURE IDROPONICHE
1. SALINITA’ (CE / PO)
2. SODIO, CLORURI e BORO
I PARAMETRI
3. BICAREBONATI ( pH e Durezza)
4. Problemi di occlusione
1. SALINITA’ DELLE ACQUE
LA SALINITA’ DELLE ACQUE E’ IL PRIMO PARAMETRO DA PRENDERE IN
CONSIDERAZIONE NELLA LORO CLASSIFICAZIONE
GLI EFFETTI CHE LA SALINITA’ ESERCITA SULLE COLTURE SONO DUE :
EFFETTO ASPECIFICO
DOVUTO ALLA PRESENZA DEI SALI SENZA
RIFERIMENTO AL TIPO ( EFFETTO OSMOTICO)
EFFETTO SPECIFICO
DOVUTO ALLA PRESENZA DI DETERMINATI SALI
CHE ESERCITANO AZIONE FITOTOSSICA (SODIO, CLORO, BORO)
Salinità dell’ Acqua
Salinità totale
Salinità Fissa
Salinità temporanea
Rappresenta la
Rappresenta l’insieme
Rappresenta l’insieme
totalità dei sali
dei Sali ad eccezione
dei (carbonati) e bicarbonati
dei (carbonati) e bicarbonati
Salinità da elementi nutritivi
Salinità da elementi non nutritivi
Ca, Mg, K, SO4
Na, Cl (Fitotossici)
2. SODIO: PARAMETRI E DEFINIZIONI
SI DEFINISCE SODICITA’ L’ACCUMULO DI SODIO SCAMBIABILE
NEL TERRENO
L’ACCUMULO DI SODIO DI SCAMBIO E’ LA DIRETTA
CONSEGUENZE DELL’USO DI ACQUE CON SAR ELEVATO.
SODICITA’
IL SODIO ESERCITA SULLE COLTURE DUE EFFETTI:
1. EFFETTO INDIRETTO:
DOVUTO ALLE CATTIVE CAPACITA’
STRUTTURALI DEL TERRENO CHE INDUCONO EFFETTI NEGATIVI
SULLA COLTURA
2. EFFETTO DIRETTO: TOSSICITA’ DELL’ELEMENTO
SCHEMA RIASSUNTIVO PER LA VALUTAZIONE DELLE ACQUE IRRIGUE
SALINITA’ EFFETTO ASPECIFICO
DA PRESSIONE OSMOTICA
SI
SI
SI
COLTURE SU
COLTURE IN VASO
COLTURE FUORI
TERRENO
( SUBSTRATI )
SUOLO
SI
SI
EFFETTO
INDIRETTO
SI
EFFETTO
DIRETTO
SI
SI
TOSSICITA’ DA
CLORO E BORO
SI
SI
DUREZZA ° F
SI
SI
BICARBONATI
( CARBONATI )
(SAR
ESP)
SODICITA'
(TOSSICITA’)
3. Bicarbonati e reazione pH: Diagramma di Stato
Equilibrio ione
bicarbonato/anidride
carbonica: reazione
pH 5.0 – 8.3
Presenza ione
carbonato: pH> 8.3
Regole di neutralizzazione dei Bicarbonati
PER VALUTARE LA QUANTITÀ DI ACIDO DA AGGIUNGERE PER OTTENERE
UNA ADEGUATA NEUTRALIZZAZIONE DEI BICARBONATI (PH 5.5 – 6.0)
SENZA ACIDIFICARE ECCESSIVAMENTE L’ACQUA ESISTONO 2 REGOLE:
1 LA REGOLA EMPIRICA
Lasciare una millimole residua di bicarbonati
Formula Per il calcolo : H3O+ MILLIMOLI/L = N-1
Dove N è il numero di moli di bicarbonati presenti nell’acqua
IL VALORE DELLA REAZIONE PH E COMPRESA TRA 5,5-6,0
2 LA REGOLA ANALITICA
RICHIEDE LA CURVA DI TITOLAZIONE DEI BICARBONATI.
Curva di titolazione dei Bicarbonati
(con titolatore automatico)
pH iniziale
acqua
pH 5.5
Bicarbonati
presenti
nell’acqua
meq di acido
da aggiungere
Frontespizio
Referto Analitico
Linee guida per l’interpretazione agronomica del
certificato:
Curva di titolazione dei bicarbonati
e
Tabella di correzione del pH con
acidi minerali
Tabelle di correzione del pH con
acidi minerali
4. VALUTAZIONE RISCHI DI OCCLUSIONE
SOLIDI SOSPESI:
PARAMETRI
FISICI
PARAMETRI
CHIMICI
PARAMETRI
BIOLOGICI
Sabbia
Limo
Argilla
Sost. Organica
Carb. di Ca e Mg
Solfato di Ca
Idrossidi di Fe e Mn
Residui Fertilizzanti
Batteri filam.
Mucillagini
Depositi Batt.
Rimozione
con Filtri
Rimozione per
Dissoluzione (IDS)
Rimozione per
Ossidazione (Cl2)
Linee guida per l’interpretazione
agronomica del certificato:
Valutazione rischi di occlusione