CORSO DI AGRONOMIA GENERALE - Massimo Giubilei...Gli orizzonti L’orizzonte A(detto anche eluviale,...

M O D U L O 2

Il terreno

Prof. Massimo Giubilei

Terreno

Il terreno è lo strato più superficiale della crosta terrestre sul quale crescono le piante. La sua profondità è molto limitata, in genere qualche decina di centimetri, anche se alcune radici possono raggiungere profondità di alcuni metri.

Il terreno si origina dalla disgregazione delle rocce.

La pedologia è la scienza che si occupa dello studio del terreno, è una branca della geologiache invece studia l’origine e l’evoluzione di tutta la crosta terrestre.

MOD. 2 - Il terreno - prof. Massimo Giubilei

L A G E O L O G I A S I O C C U P A D E L L O S T U D I O D E L L ’ O R I G I N E E D E L L ’ E V O L U Z I O N E D E L

S U O L O .

Richiami di geologia


Le rocce

Le rocce sono aggregati solidi costituiti da uno o più minerali.

Si classificano in base allo loro origine in:

1) Magmatiche o ignee: formate dalla solidificazione del magma, possono essere intrusive (es. granito) ed effusive (es. basalto, tufo, pozzolana ecc.)

2) Sedimentarie: originate dell'accumulo di sedimenti di varia origine;

3) Metamorfiche: si formano in seguito alla trasformazione di altre rocce dovuti alle variazioni di pressione e/o di temperatura.


La pedogenesi

Il termine pedogenesi significa letteralmente formazione del suoloe rappresenta un processo evolutivo molto complesso attraverso il quale, partendo dalla roccia madre che ne costituisce il materiale primario mediante il passaggio a substrato pedogenetico, si origina un suolo, che viene generalmente utilizzato dalla vegetazione come supporto e fonte di sostanze nutritive.


Fasi della pedogenesi

Le fasi della pedogenesi sono quindi essenzialmente due:

alterazione geologica: fase iniziale che interessa principalmente la roccia madre;

alterazione pedologica: fase successiva che trasforma il risultato della prima in un vero e proprio suolo.


Suolo

Col termine suolo si intende la superficie solida della crosta terrestre che a seguito di processi fisici, chimici e biologici, ha subito nel tempo successive modificazioni.

E’ costituito da particelle minerali, che si originano dalla disgregazione delle rocce, da sostanza organica decomposta, da aria e acqua.


Origine del suolo

Il suolo si forma attraverso processi di alterazione delle rocce (PEDOGENESI)

I fattori della pedogenesi possono essere suddivisi in cinque gruppi:

1. Climatici: (escursioni termiche, solubilizzazione, erosione eolica, ecc.);

2. Orografia: (pendenza delle superfici, esposizione, ecc.);

3. Biotici: (radici, funghi, muschi, licheni, lombrichi, insetti, ecc.);

4. Tempo: (inteso come periodo necessario per la disgregazione della

roccia);

5. Antropico (lavorazioni, bonifiche, infrastrutture, ecc.).


Gli agenti della disgregazione

Agenti fisico-meccanici

Alternanza temperature

Ghiaccio

Radici

Scorrimento ghiacciai

Scorrimento acque

Agenti chimici

Acqua

Azione solvente

Azione idratante

Azione idrolizzante

Ossigeno

Anidride carbonica

• Agenti biologici

- Colonizzatori primari (alghe,

muschi, licheni)

- Colonizzatori secondari

(piante superiori)


Il profilo

Se si osserva la sezione verticale di un terreno naturale si notano una serie di strati diversi: gli orizzonti e i sottorizzonti. La sequenza di questi strati determina il profilo del terreno, il quale va considerato come un sistema dinamico e quindi suscettibile di continue variazioni.

Nei terreni naturali, non interessati da interventi antropici, vengono normalmente distinti quattro orizzonti principali: A, B, C, D; a questi si può aggiungere l’orizzonte Orappresentato dalla sostanza organica in decomposizione


Profilo del terreno naturale

Esempio di un profilo di un terreno naturale dove sono evidenti i diversi orizzonti e sottorizzonti.


Gli orizzonti

L’orizzonte A (detto anche eluviale, poiché per azione dell’acqua alcuni composti vengono trasportati più in profondità) è il più superficiale ed insieme all’orizzonte B (detto anche illuviale, il quale si forma dalla deposizione del materiale lisciviato dall’orizzonte A) dà luogo al terreno vero e proprio.

I sottostanti orizzonti C e D rappresentano, rispettivamente, il substrato pedogenetico e la roccia madre, dalla quale hanno avuto inizio i processi di alterazione geologica.

A questi orizzonti andrebbe aggiunto l’orizzonte O, orizzonte superficiale formato dalla sostanza organica in decomposizione


Il terreno agrario

L’uomo può ulteriormente intervenire su un terreno naturale mediante lavorazioni, concimazioni ed altre pratiche colturali e determinare così un nuovo equilibrio dovuto, non solo a fattori naturali, ma anche a pratiche agronomiche.

In conseguenza a questi interventi si ha la formazione del terreno agrario, il quale presenta un profilo particolare omogeneo, diverso da quello originario.


Il terreno agrario

Nel terreno agrario si distinguono due strati principali:

1 - lo strato attivo, (il suolo) che si estende dalla superficie fino al livello dove arrivano le lavorazioni e le concimazioni: ospita la maggior parte dell’apparato radicale delle piante;

2 - lo strato inerte, (il sottosuolo) che si estende al di sotto dello strato attivo e dove, in genere spingono solo poche radici per soddisfare il bisogno idrico in periodi di eccezionale necessità.


Origine dei suoli

Il suolo si può formare e rimanere nei pressi della roccia madre dando origine ai terreni autoctoni o terreni in posto; oppure può essere trasportato dai diversi agenti e depositato più o meno lontano dalla roccia madre dando origine ai terreni alloctoni o terreni di trasporto.

Esempi di terreni alloctoni sono: Terreni alluvionali: trasportati dall’acqua dei fiumi (es. pianura padana);

Terreni eolici: trasportati dal vento (es. i deserti);

Terreni morenici: trasportati dai ghiacciai;

Terreni litorali: trasportati dal moto ondoso dei mari.


Terreni autoctoni

Il substrato autoctono, derivando dalla disgregazione in loco della roccia madre, possiede quindi una composizione mineralogica assai simile ad essa e di conseguenza i terreni che ne derivano sono omogenei ed uniformi nei confronti della composizione chimica.

Poiché sono derivati da un unico tipo di roccia originaria presentano, frequentemente, carenze nutrizionali per le piante che vi si insediano, risultando poco favorevoli all’attività agricola.

Inoltre questi terreni sono spesso poco profondi.


Terreni alloctoni

Il substrato alloctono, derivando da rocce molto diverse, presenta in genere una composizione mineralogica eterogenea con caratteristiche diverse e con nessun rapporto genetico con il substrato geologico su cui giace.

I terreni che hanno origine da substrati alloctoni presentano una grande varietà chimica di elementi e, di conseguenza, risultano abbastanza adatti alla nutrizione delle piante.I terreni alloctoni costituiscono la grande maggioranza dei suoli: in Italia, per esempio, sono oltre il 95 % della superficie totale.


• Caratteristiche orografiche

• Caratteristiche fisiche

• Caratteristiche chimiche

• Caratteristiche biologiche

Le caratteristiche del terreno


Caratteristiche orografiche

Le principali caratteristiche orografiche che influenzano, in maniera molto spiccata, le proprietà agronomiche dei suoli, sono rappresentate da:

Giacitura

Esposizione


La giacitura

La giacitura esprime la posizione di un terreno nei confronti del piano orizzontale.

In base a questo parametro si possono avere:

- terreni piani: essi presentano la superficie uniformemente orizzontale; di norma si considerano piani quei terreni la cui pendenza non supera lo 0,4 % e, inoltre, si possono distinguere in bassopiani ed altopiani, a seconda della loro quota rispetto al livello medio del mare;

- terreni inclinati: essi hanno la superficie non orizzontale e presentano una pendenza più o meno accentuata, rivolta verso una determinata direzione.

L’inclinazione di un terreno può essere espressa in:

- gradi: corrispondenti all’angolo che il piano del terreno forma con il piano orizzontale (α) ;

- pendenza: corrispondente al rapporto tra il dislivello e la distanza orizzontale esistente fra due punti; il relativo valore è espresso in percentuale.

P = ΔAB \ DAB %

Dove: ΔAB = Dislivello AB DAB = Distanza AB


Influenza dell’inclinazione

L’inclinazione del terreno deve essere considerata per le conseguenze che determina:

sull’erosione;

sulla temperatura;

sulla lavorabilità.


L’esposizione

L’esposizione esprime l’orientamento dei terreni inclinati nei confronti dei punti cardinali verso i quali la superficie stessa è rivolta.

Anche l’esposizione influisce, in larga misura, sulle proprietà agronomiche di terreno.

Infatti, al suo variare, mutano anche le caratteristiche climatiche del suolo e, in particolare, la sua temperatura, con conseguente influenza sulle fasi vegetative delle piante.


Influenza dell’esposizione

Influenza dell’esposizione sulle caratteristiche specifiche dei terreni.NORD O TRAMONTANA: i terreni così esposti ricevono una insolazione diretta minima:

sono quindi adatti ad ospitare coltivazioni resistenti all’umidità ed al freddo.

SUD O MEZZOGIORNO: nelle zone con una simile esposizione, si manifestano condizioni favorevoli alla coltivazione di piante che necessitano di un buon livello termico come gli agrumi, tutte le ortive e le coltivazioni a produzione precoce.

EST O LEVANTE: i terreni con questo tipo di esposizione sono destinati ad accogliere piantagioni capaci di sopportare bene gli sbalzi di temperatura che si manifestano con una certa frequenza. Queste aree vengono investite dai primi raggi solari all’alba per cui si riscaldano rapidamente, ma con la stessa rapidità si raffreddano in corrispondenza del tramonto del sole.

OVEST O PONENTE: le caratteristiche dei terreni aventi una simile esposizione potranno ospitare coltivazioni destinate a produzioni anticipate, dato che la temperatura ha un andamento crescente molto graduale e raggiunge i valori massimi alla sera. Pure il raffreddamento si manifesta in modo abbastanza lineare senza mai presentare brusche variazioni, con escursione termica assai contenuta.


Le caratteristiche fisiche del terreno

TessituraStrutturaPorositàTenacitàAdesivitàPlasticità

Colore Temperatura Acqua del terreno Aria del terreno


Tessitura

La tessitura è definita dalla percentuale delle particelle di sabbia, limo e argilla presenti in un terreno. La tessitura è una caratteristica stabile, ossia che generalmente non varia nel tempo con le normali pratiche agronomiche. Dalla tessitura dipendono direttamente e indirettamente altre proprietà dei suoli: la lavorabilità; la capacità di trattenere l’acqua; la presenza di aria e la disponibilità degli elementi nutritivi.


Tessitura

La tessitura del suolo viene determinata in laboratorio dopo aver separato, mediante setacciatura, lo scheletro dalla terra fine e successivamente determinando nella terra fine la percentuale di sabbia, limo e argilla.

Ottenute tali percentuali si risale alla classe granulometrica del terreno utilizzando il “triangolo della tessitura” elaborato dall’USDA (United States Department of Agricolture)


Il triangolo della tessitura

Esempio di classificazione del terreno con il triangolo della tessitura


La tessitura al tatto

Si può avere un’indicazione della tessitura sulla sensazione tattile che si ha sfregando tra le dita un campione di terreno, che deve essere opportunamente bagnato per meglio stimarne la plasticità.

Dopo aver eliminato i pezzetti più grossolani (lo scheletro) si cerca di stabilire qual è la componente prevalente maneggiandolo tra le dita e percependo le seguenti sensazioni tattili.

La sabbia si sente soprattutto quando il campione è molto bagnato e provoca la sensazione di grattare, se è ricco di sabbia grossa, o di smerigliare, se è ricco di sabbia fine.

Il limo conferisce al tatto una sensazione di saponosità e di scivolosità. È molto plastico ma non adesivo, inoltre asciugandosi diventa simile al talco, ossia scivola ma non aderisce alle dita.

L’argilla si avverte quando il campione inizia ad asciugarsi, perché diventa adesiva e plastico, si modella facilmente e si attacca alle dita, man mano che si asciuga diventa duro e si stacca con difficoltà.


La tessitura e le proprietà fisiche

Le proprietà fisiche dei suoli sono influenzate dalla tessitura così come rappresentato schematicamente riassunte in tabella:

Proprietà del suolo Sabbioso Limoso Argilloso

Areazione (presenza di aria) Eccellente Buona Scarsa

Permeabilità (drenaggio) Eccellente Buona Scarso

Capacità di trattenere i nutrienti Bassa Media Alta

Capacità di trattenere l’acqua Bassa Media Alta

Lavorabilità Facile Moderata Difficile


Il terreno franco

Il terreno franco è il terreno di medio impasto (detto anche mezzano), contiene il 50-65% di sabbia, il 25-40% di limo e il 5-15% di argilla, e ha una discreta dotazione di sostanza organica (> del 2%).

Questi terreni proprio per le loro caratteristiche medie sono adatti ad ospitare tutte le specie coltivate.


Struttura

La struttura di un terreno è la disposizione spaziale delle singole particelle, essa deriva dall'aggregazione delle particelle terrose tra loro formando i cosiddetti glomeruli o grumi.

La costituzione della struttura dipende dalla tessitura e dalla presenza di sostanze colloidali che svolgono un’azione cementante.

La struttura è una proprietà labile (temporanea) si perde nel tempo, infatti uno scopo delle lavorazioni è proprio quello di ripristinare la struttura.


Porosità

La porosità è lo spazio non occupato dalle particelle solide del terreno, ossia gli interstizi tra una particella e l’altra.

La porosità è il volume dei vuoti espresso in %.

La porosità dipende dalla tessitura e dalla struttura del terreno, è maggiore nei terreni sabbiosi e in quelli ben strutturati.

In base alla dimensione dei pori si distinguono:

Micropori o porosità capillare: pori con diametro <10 micron, trattengono l’acqua per capillarità, contro la forza di gravità;

MACROPORI: pori con diametro > 10 µ, nei quali l’acqua non si trattiene (percola) e sono uno spazio per l’aria.

Un buon terreno deve avere il 60% di micropori e il 40% macropori.


Colore

Il colore del suolo è una caratteristica che dipende dall’evoluzione del processo pedogenetico e dalla sua composizione specifica.

Ad esempio, la sostanza organica conferisce colorazione bruno-marrone, gli ossidi di ferro una colorazione dal giallo al rossastro a seconda del grado di ossidazione, i silicati e il quarzo colorazione chiara.

Il colore è importante perché influenza la temperatura del terreno, i terreni scuri assorbono più radiazioni solari e si scaldano di più.

La caratterizzazione del colore del suolo viene fatta mediante le Tavole Munsell previa essicazione del campione di suolo.


Temperatura

La temperatura dipende da molteplici fattori, i principali sono: Esposizione; Colore; Umidità; Fattori geografici (altitudine, stagioni

ecc.).La temperatura è importante perché influenza: le attività biologiche, la germinazione dei semi, lo sviluppo vegetativo delle radici


Fase liquida

L’acqua è presente nel terreno in corrispondenza degli interstizi tra le particelle solide (micropori).

Viene apportata con le idrometeore o con le irrigazioni.

Viene sottratta con:

la percolazione

l’evaporazione

l’assorbimento


Fase gassosa

La fase gassosa è rappresentata dall’aria che si trova negli interstizi non occupati dall’acqua (macropori).

L’aria è indispensabile per la vita degli organismi terricoli e per le radici delle piante, i terreni in cui ce n’è poca si dicono asfittici.

Una causa che genera la carenza di aria nel terreno è il ristagno idrico, tipico dei terreni argillosi poco strutturati .


Tenacità – Plasticità - Adesività

La tenacità e la resistenze che il terreno oppone alla penetrazione e all’avanzamento degli attrezzi.

La plasticità è la caratteristica del terreno di mantenere la forma che l’attrezzo gli conferisce

L’adesività è la proprietà di un terreno di aderire agli attrezzi e alle macchine.

Queste caratteristiche variano sia in base alla tessitura che al grado di umidità del terreno


Condizioni ideali per le lavorazioni

Queste caratteristiche variano sia in base alla tessitura che al grado di umidità del terreno


Aria nel terreno

La fase gassosa è rappresentata dall’aria che si trova negli interstizi non occupati dall’acqua (macropori).

L’aria è indispensabile per la vita degli organismi terricoli e per le radici delle piante, i terreni in cui ce n’è poca si dicono asfittici.

Una causa che genera la carenza di aria nel terreno è il ristagno idrico, tipico dei terreni argillosi poco strutturati .


R E A Z I O N E O P H

C A P A C I T À D I S C A M B I O C A T I O N I C O ( C S C )

L A S A L I N I T À D E L T E R R E N O

Le proprietà chimiche del terreno

La reazione del terreno - pH

La reazione del terreno o pH è data dalla concentrazione degli ioni idrogeno (H) presenti sia nella soluzione circolante sia nei colloidi adsorbenti.

I valori del pH variano teoricamente da 0 (massima acidità) a 14 massima alcalinità), la neutralità corrisponde a 7.

Di norma in un terreno i valori variano da 4,5 a 8,5, solo in rarissimi casi si hanno valori più alti o più bassi.


Classificazione dei terreni

pH Reazione del terreno

3,0 – 4,5 Estremamente acido

ACIDO

4,5 – 5,5 Molto acido

5,5 – 6,0 Acido

6,0 – 6,75 Debolmente acido

6,75 – 7,25 Neutro NEUTRO

ALCALINO7,25 – 8,30 Basico

8,30 – 8,50 Moderatamente alcalino

> 8,50 Fortemente alcalino


Il potere tampone

Il potere tampone è la proprietà di un terreno di opporsi ad improvvise variazioni di pH, in genere quando vengono apportate sostanze che presentano una reazione nettamente acida o alcalina.

Il potere tampone nei confronti dell’eccesso della CO2

dell’aria (fenomeno carsico) si svolge nel seguente modo:

CaCO3+ H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Ciò determina un equilibrio chimico tra il principale

componente del terreno, il calcare, e l'anidride

carbonica dell'aria.

Anche quando si eseguono le concimazioni il terreno svolge un potere tampone nei confronti dell’eccesso di elementi fertilizzanti, legandoli ad altre molecole.


Potere adsorbente

Il potere adsorbente è la capacità che il terreno ha di trattenere gli ioni contenuti nella soluzione circolante del terreno stesso, questo fenomeno consiste nella cessione degli ioni presenti nella soluzione circolante che vengono adsorbiti dalla superficie delle particelle colloidali.

Lo scambio cationico è spiegato dalla diversa polarità che c’è tra la frazione colloidale e gli ioni positivi (Na, K, Ca, Mg, NH4, H ecc.).

Lo scambio anionico non è ancora spiegato con certezza, dal punto di vista agronomico è importante per gli ioni fosforici che vengono adsorbiti con tenacia, mentre lo ione nitrico non essendo adsorbito viene facilmente dilavato.

In un terreno la capacità di scambio cationico (CSC) prevale in larga misura sull’adsormimento anionico, e per questo viene misurata per definire il potere adsorbente .


C.S.C.

La CSC è molto alta nei terreni argillosi e soprattutto nei terreni ricchi di humus.

Nella tabella sottostante si riportano i valori della CSC.

C.S.C. Molto bassa < 6 meq%

C.S.C. Bassa 6 - 12 meq%

C.S.C. Media 13 – 26 meq%

C.S.C. Alta 27 – 40 meq%

C.S.C. Molto alta > 40 meq%


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Le proprietà biologiche del terreno

Organismi viventi del terreno

Nel terreno c’è molta vita rappresentata da macrorganismi (talpe, radici, insetti, lombrichi ecc) e da microrganismi (batteri, funghi ecc.). Per mantenere la vita nel terreno è importante sia la presenza di aria e acqua, sia la presenza di sostanza organica (da decomporre). Ogni essere vivente contribuisce presente nel terreno contribuisca al ciclo della materia e a migliorare la fertilità del suolo.


Microrganismi del terreno

I microrganismi rappresentano la componente vivente del del suolo e hanno dimensioni microscopiche.

I microrganismi sono rappresentati da: batteri, alghe,

funghi ed attinomiceti.

Sono importanti perché per la propria crescita decompongono i materiali organici di diversa origine presenti nel terreno, partecipando in modo attivo al ciclo della materia.

Molto importanti sono anche i batteri azotofissatori (Azotobacter e Rhizobium) che vivono in simbiosi con le radici delle leguminose (fagiolo, fava, trifoglio ecc.), i quali sono in grado di fissare l’azoto atmosferico e renderlo azoto organico. MOD. 2 - Il terreno - prof. Massimo Giubilei

Aspetti biologici

Con il termine di sostanza organica si intende qualsiasi prodotto di origine biologica presente nel terreno, indipendentemente dallo stadio di trasformazione.

I resti organici subiscono un processo di mineralizzazionecontinuo che li riporta agli elementi iniziali (forme assimilabili dalle piante).

I microrganismi (batteri, attinomiceti, funghi ecc.) svolgono molteplici attività di degradazione e mineralizzazione delle sostanze, le più importanti sono: Umificazione Ammonizzazione Nitrificazione Denitrificazione

Fissazione dell’azoto atmosferico


Ciclo biologico del carbonio e dell’azoto


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