Post on 17-Feb-2019
Le principali proprietà fisichedel suolo sono:
➢Tessitura
➢Struttura
➢Densità
➢Porosità
➢Temperatura
➢Colore
Il suolo è un sistema polifasico, eterogeneo, dinamico e biologicamente attivo
La componente minerale dellafase solida è costituita daparticelle di diverse dimensioni enatura mineralogica, originate daprocessi di pedogenesi, cheimpartiscono caratteristiche,fisiche e chimiche al suolo.
Occorre distinguere
✓ la granulometria: indica la distribuzione percentuale in pesodelle particelle minerali del suolo, presenti nella terra fine (Ø <2 mm), distinte in classi dimensionali (sabbia, limo, argilla).Particelle con Ø>2 mm costituiscono lo scheletro.
✓ la tessitura: classificazione del terreno sulla base della suagranulometria (es. terreno franco-argilloso, sabbioso, etc.)
La granulometriaE’ una proprietà pedogenetica. Determina il colore, il profilo termico,la permeabilità all'aria ed all'acqua, la capacità di riserva idrica, lastruttura, il contenuto di sostanza organica, il potenziale redox, lareattività delle superfici, la disponibilità dei nutrienti e la mobilitàdegli inquinanti, la lavorabilità, l'erodibilità.
Classificazione dimensionale delle particelle minerali di suolo
(da Weil & Brady, 2017)
Classificazione IUSS Classificazione USDA
Frazione Diametro (mm) Frazione Diametro (mm)
Sabbia grossa
Sabbia fine
Limo
Argilla
2-0,2
0,2-0,02
0,02-0,002
< 0,002
Sabbia molto grossaSabbia grossa
Sabbia mediaSabbia fineSabbia molto fine
Limo
Argilla
2-11-0,5
0,5-0,250,25-0,100,10-0,05
0,05-0,002
< 0,002
La classificazione granulometrica
E’ una proprietà pedogenetica e può essere determinata:
- in campagna mediante valutazione sensoriale al modellamento di uncilindretto di suolo bagnato,
- in laboratorio dopo rimozione dei cementi (o leganti) organici edinorganici, dispersione e sedimentazione diversificata (legge di Stokes).
La granulometria
Sensazione tattileComponente granulometrica
Abrasione Sabbia grossa
Smerigliatura Sabbia fina
Saponosità Limo
Adesività Argilla
L'analisi della tessitura di un suolo prevede le seguenti fasi:
➢ rimozione dei cementi
➢ dispersione chimico-meccanica delle particelle minerali
➢ sedimentazione diversificata delle particelle solide
Legge di Stokes (1851)
V velocità di sedimentazione delle particelle di suolo,g accelerazione di gravità,η viscosità del fluido,ρs densità della particella di suolo,ρl densità del fluido,r raggio della particella di suolo in caduta.
Determinazione della granulometria in laboratorio
Determinazione della granulometria in laboratorio
Determinazione della granulometria in laboratorio
Legge di Stokes
Determinazione della granulometria in laboratorio
L’uso dell’idrometro di Bouyoucos consente di misurare la variazione della densità della
sospensione suolo:acqua ad intervalli di tempo definiti.
(da Weil & Brady, 2017)
Assortimento granulometrico e mineralogia della frazione minerale
La classe tessiturale di un suolo viene attribuita mediante il triangolo della tessitura
Triangolo della tessiturasecondo IUSS
La classe tessiturale di un suolo viene attribuita mediante il triangolo della tessitura
Triangolo della tessiturasecondo USDA
Triangolo della tessitura secondo USDA
Clay: argilloso
Silty clay: argilloso limoso
Silty clay loam: franco limoso argilloso
Sandy clay: argilloso sabbioso
Sandy clay loam: franco sabbioso argilloso
Clay loam: franco argilloso
Loam: franco
Silt loam: franco limoso
Silt: limoso
Sandy loam: franco sabbioso
Loamy sand: sabbioso franco
Sand: sabbioso(da Weil & Brady, 2017)
Sand = sabbia
Silt= limo
Clay = argilla
Loam =di grana media
(franco)
Attenzione:
in inglese l’aggettivo
precede il nome. In
italiano viceversa
es:
Sandy clay = argilloso-
sabbioso
Es:
Argilla 35%, Limo 25%, Sabbia 40%
Triangolo della tessitura secondo USDA
Classi tessiturali fondamentali
Classe tessiturale Tipo di suolo
S, SF ( >70% sabbia) Sabbioso
L ( >80% limo) Limoso
A, AL, AS ( > 40% argilla) Argilloso
F, FS, FSA, FA, FLA, FL Franco
In relazione alla classe tessiturale di appartenenza un terrenopuò essere, in termini generali, convenzionalmente definito:
• Scarsa reattività chimica
• Tendenza a perdere i nutrienti per lisciviazione
• Elevato arieggiamento e rapida mineralizzazione della SOM
• Scioltezza e permeabilità
• Scarsa riserva idrica
• Facilità di lavorazione
• Colore chiaro e stato termico molto variabile
Sabbia: particelle minerali con Ø tra 2 e 0.02 (0.05) mm
Funzioni e caratteristiche delle frazioni granulometriche (1)
• Polverosi allo stato secco, fangosi allo stato umido
• Predisposizione al compattamento e all’intasamento dei pori con formazione di croste superficiali
• Poco permeabili ed erodibili
• Lavorazione relativamente facile
• Colore chiaro e stato termico molto variabile
Limo: particelle minerali con Ø tra 0.02 (0.05) e 0.005 mm
Funzioni e caratteristiche delle frazioni granulometriche (2)
• Alta reattività chimica
• Elevata capacità di trattenere i nutrienti
• Elevata ritenzione idrica
• Scarso arieggiamento e lenta mineralizzazione della SOM
• Formazione di superfici durissime nei periodi siccitosi con tendenza a formare crepacciature
• Drenaggio lento dell’acqua in eccesso
• Lavorazione energeticamente dispendiosa
• Colore scuro e stato termico poco variabile
Argilla: particelle minerali con Ø < 0.002 mm
Funzioni e caratteristiche delle frazioni granulometriche (3)
• Buona reattività chimica
• Riserva di sostanza organica
• Elevata capacità di trattenere i nutrienti
• Buona ritenzione idrica
• Acqua in eccesso facilmente drenata
• Facilmente lavorabili
Suoli franchi
Funzioni e caratteristiche delle frazioni granulometriche (4)
Influenza delle tre frazioni granulometrichesu alcune caratteristiche del suolo
Tessitura e frazioni attive
La presenza di "frazioni attive" (calcare, sostanza organica)può impartire un diverso comportamento fisico alle particelledel terreno e quindi può modificare il giudizio sulla tessitura.
% CaCO3 Definizione
< 5 nessun termine5 - 20 suffisso "calcareo"21 - 50 prefisso "calcareo"
> 50 "calcareo"
% SOM Definizione
< 5 nessun termine5 - 10 suffisso "umifero"> 10 prefisso "umo"
Lo scheletro
Costituito da particelle minerali con (Ø>2 mm). Normalmente
nei suoli lo scheletro rappresenta una componente di interesse
secondario. Quando il suo contenuto percentuale supera
determinati valori, la sua presenza influenza grandemente le
proprietà del substrato pedogenetico ed il tipo di uso del
suolo. In relazione al suo contenuto si hanno le seguenti
classi:Contenuto (%, p/p) Definizione
0 Assente
0.1 – 5.0 Scarso
5.1 – 15.0 Comune
15.1 – 35.0 Frequente
35.1 – 70.0 Abbondante
> 70.0 Molto abbondante
Diminuisce il volume biologicamente utile:
• minor disponibilità di acqua ed elementi nutritivi
•spazio biologico ridotto
•alta permeabilità ed ossigenazione
•scarsa riserva organica
•impedimento allo sviluppo delle radici
• difficoltà di lavorazione
Scheletro
Spietramento (talvolta)
Funzioni e caratteristiche delle frazioni granulometriche
La struttura
Esprime l'arrangiamento spaziale delle particelle del suolo acostituire grumi o aggregati, in combinazione con differentitipi di pori, secondo uno scala gerarchica di aggregazione aformare sistemi eterogenei e complessi.
Nella dinamica di formazione e di stabilizzazione dellastruttura sono coinvolti numerosi processi di natura siachimico-fisica che biologica.
L'architettura strutturale è definita:
in suoli indisturbati dai processi di pedogenesi e soil biotanei suoli coltivati dalle forme di gestione
La struttura
Agenti correlati alla formazione e stabilità degli aggregati sono:
➢ la tessitura
➢ il contenuto e la natura dei minerali argillosi
➢ il contenuto di ossidi di ferro e di alluminio
➢ il contenuto di CaCO3
➢ il tipo e la concentrazione dei cationi di scambio
➢ il contenuto ed il tipo della sostanza organica
(humus, esopolisaccaridi, mucillagini, glomalina)
➢ la composizione e l’attività delle comunità biotiche
➢ lo sviluppo degli apparati radicali delle piante
(Leguminosae)
➢ le forme di gestione
Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo una scala gerarchica di aggregazione
Le particelle primarie si aggregano a costituire particellecomposte
Ruolo dei cationi nel flocculare o defloccularei minerali argillosi
(da Weil & Brady, 2017)
Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo una scala gerarchica di aggregazione
Numerosi agenti di natura sia abiotica sia biotica incidonosulla formazione e stabilizzazione degli aggregati nel suolo
Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo una scala gerarchica di aggregazione
Microaggregati e macroaggregati si formano per opera dicementi diversi (sia organici sia inorganici) a seconda deifattori pedologici, climatici, edafici e di gestione
(da Weil & Brady, 2017)
La forma e la disposizione degli elementi strutturali identificano il tipo di struttura
La forma e la disposizione degli elementi strutturali identificano il tipo di struttura
Colonnare
Prismatica
Poliedrica angolare
Poliedrica subangolare
Lamellare
Granulare
Grumosa
(da Weil & Brady, 2017)
Glomerulare
Le dimensioni ed il grado di distinguibilitàdeterminano, rispettivamente, la classe e il grado
➢ molto fine (< 1 mm)➢ fine (1 - 2 mm)➢ media (2 – 5 mm)➢ grossolana (5 – 10 mm)➢ molto grossolana (> 10 mm)
➢ assente: aggregati non riconoscibili➢ poco sviluppata: aggregati riconoscibili solo
dall’osservazione dell’orizzonte scalzato➢ mediamente sviluppata: aggregati ben
riconoscibili già dall’osservazione dell’orizzonte➢ molto sviluppata: aggregati ben riconoscibili dalla
semplice osservazione dell’orizzonte
La struttura è una proprietà dinamicache può essere opportunamente modificata con le
lavorazioni per creare un equilibrato rapportotra la macro- e la microporosità
Distribuzione ottimale per le attività biotiche:40% macro- e 60% microporosità
La struttura può essere distrutta:
➢ da lavorazioni frequenti, energiche e profonde➢ dall’azione battente della pioggia e dalla compressione
soprattutto su suolo nudo➢ dai processi di rapido inumidimento che generano compressione
dell'aria all'interno dei pori➢ per dispersione dei colloidi dovuta al Na di scambio o a perdita
di SOM per mineralizzazione
La struttura è una proprietà dinamica e rappresenta il risultatodi processi biotici ed abiotici che aggregano o disperdono
i costituenti solidi del suolo
Determinazione della stabilità degli aggregati
Metodo a vaglio umido (Tiulin modif.)
100..._
tot
residuoaggregatiedispersion
PPP
SSI
Determinazione della stabilità degli aggregati
La stabilità degli aggregati
La densità reale e la densità apparente
Massa volumica apparente (densità apparente)
Massa di un volume di suolo indisturbato (spazi vuoticompresi) prelevato in campo con un cilindro ed essiccato a105°C; si esprime in kg dm-3. La densità apparente varia da 0.8a 2.0 kg dm-3 a seconda della tessitura e struttura del suolo.
Massa volumica reale (densità reale)
Massa di un volume unitario di particelle di suolo (spazi vuotiesclusi). Si può misurare in laboratorio con un picnometro e siesprime in kg dm-3. Generalmente varia da 1-2 a 3 kg dm-3 aseconda della tessitura, della natura delle particelle solide edel contenuto in sostanza organica.
Valori della densità reale di alcune componentidella fase solida del suolo
1) inserire il cilindretto nel suolo, usando una tavoletta
di legno
2) scavarlo fuori dal terreno
3) pesare il terreno del cilindretto dopo essiccazione
Massa volumica apparente (densità apparente)
1) inserire il cilindretto nel suolo, usando una
tavoletta di legno
2) scavarlo fuori dal terreno; usare una lama per separare la base
3) pesare il terreno contenuto nel cilindretto
dopo essiccazione
Massa volumica apparente (densità apparente)
La densità e la porosità
La porosità
Collegata alla struttura è un parametro importante peresprimere la fertilità fisica del suolo.
100
reale
apparentereale
DDD
Porosità
La porosità del suolo dipende dagli stessi fattori checontrollano la stabilità della struttura: tessitura, contenutodi calcare e di ossidi di Fe e Al, contenuto e tipo dei cationi discambio, contenuto e natura dei cementi organici, attivitàdella componente biotica, profondità del profilo, forme digestione.
La porosità è costituita da un sistema articolato e continuo difessure e pori, di diversa forma e diametro, che attraversanoil suolo sia verticalmente che orizzontalmente.
La porosità
La densità e la porosità
La porosità rappresenta la sede occupatadalla fase liquida e dalla fase gassosa
I pori del terreno sono eterogenei
In un terreno ben strutturato i micropori sono situati all’interno degli aggregati strutturali, mentre i macropori si instaurano prevalentemente tra
gli aggregati.
Eccesso di micropori (suoli argillosi con cattiva struttura o limosi) = scarso sviluppo radicale, anaerobiosi ed asfissia, impermeabilità, erodibilità
Eccesso di macropori (suoli sabbiosi) = scarsa ritenzione idrica, eccessivo arieggiamento, perdita di SOM, lisciviazione dei nutrienti
Optimum: 50-60% di microporosità
Micropori
Macropori
Il sistema dei pori del terreno
La porosità è una proprietà dinamica costituita da un sistemaarticolato e continuo di fessure e pori, di diversa forma e diametro,che attraversano il suolo sia verticalmente che orizzontalmente.
Rappresenta il principale indicatore della fertilità fisica del suolo. Ladistribuzione e l'estensione del sistema dei pori determina lecondizioni strutturali del suolo che controllano:
- il ricambio e la composizione dell'aria tellurica
- i movimenti dell'acqua e la capacità di ritenuta idrica
- la crescita degli apparati radicali
- la mobilità degli elementi nutritivi
- il destino ambientale degli xenobiotici
- gli spostamenti della pedofauna e lo spazio biologico dell'edaphon
- la lavorabilità
- la suscettibilità all'erosione
In funzione della porosità, i suoli possono essere così classificati:
- Terreno molto compatto < 5%
- Terreno compatto 5 - 10%
- Terreno moderatamente poroso 10 - 25%
- Terreno poroso 25 - 40%
- Terreno altamente poroso > 40%
La completa caratterizzazione dei pori del terreno è possibilemediante tecniche di analisi di immagine di sezioni sottili dicampioni di suolo indisturbato.
Caratteri distintivi dei pori del terreno sono:
la morfologia (regolari, irregolari, allungati)la dimensionela continuitàl'arrangiamento spaziale
Suolo con buona struttura: pori abbondanti ed
interconnessi
Incident UV light on
soil blocks
Suolo compattato: minore porosità ma anche pori
non interconnessi
Struttura lamellare: pori abbondanti ma sub-
orizzontali (difficoltà di movimento di aria ed acqua)
Lavorazione minima Aratura
Compattato (1 passaggio) Non compattato
Crosta superficiale
La temperatura
La radiazione solare costituisce un importantissimofattore ecologico, capace di influenzare fortemente ilclima, lo stato termico e l’attività biologica del suolo.
La temperatura
La temperatura del suolo varia, lungo il profilo, con il ciclo giornaliero e stagionale
Varia inoltre con l'altitudine, la latitudine, l'esposizione e la pendenza
La temperatura
La temperatura
La temperatura
Nel suolo influenza lo sviluppo radicale.
La temperatura
La presenza di pacciamatura diminuisce le oscillazionitermiche.
La temperatura
Determina il tipo di vegetazione che si insedia nel suolo ela quantità di residui che raggiungono il terreno (inputprimario).
Versante Nord Versante Sud
La temperatura
La T influenza il dinamismo biochimico delle comunità biotiche delsuolo. Studio condotto su orizzonte superficiale di suolo forestale incondizioni di umidità non limitanti per 32 settimane.
(da Weil & Brady, 2017)
Il colore del suolo
Rappresenta la caratteristica fisica più evidente e piùfacilmente accertabile in campo. Ha valore diagnostico inquanto espressione di diverse condizioni del terreno.
Il colore del suolo
Viene determinato per comparazione con le tavole dellaMunsell Soil Color Chart. La classificazione viene fatta inbase a 3 parametri: tinta (hue), valore (value) e croma(chroma).
Il colore del suolo
Il colore del suolo
Il contenuto di acqua modifica lo stato cromatico del suolo
Il colore del suolo
Ricerca del codice di colore del suolo