La fertilità del suolo

Le età della preistoria e delle glaciazioni

Nel Pleistocene (da 2 milioni a 10.000 anni fa) si sono susseguite 4 glaciazioni e 3 periodi interglaciali

Il Paleolitico fu un periodo di profondi mutamenti

La diffusione degli ominidi

Durante il paleolitico l'Homo sapiens si diffonde e conquista le terre emerse dei 5 continenti

L’agricoltura non fu né una "scoperta", né una "invenzione", ma il risultato di una evoluzione nel rapporto tra gli uomini e l’ambiente.

Essa si affermò poiché rappresentava la risposta vincente al problema della sopravvivenza della specie umana in un periodo in cui le risorse della caccia diminuivano per effetto del cambiamento climatico.

Nel Neolitico "nasce" l’agricoltura

(Jared Diamond, 2006)

Agricoltura diffusa e agricoltura autonoma

La fertilità nasce con l’agricoltura

…e da allora cambia radicalmente la storia dei popoli e delle comunità

Farming made the modern world. Although it took thousands of years, farming enabled towns, cities, trade, exchange, religion, politics, welfare, education and technology to develop in different ways across the globe.

(British museum)

(Musei vaticani)

(MArRC)

Stone grindstones and pestles used to grind cereals and leguminous plants are a very common find in Neolithic villages.

Concetto già sviluppato in epoca antica

• Esiodo (VII sec a.C): Opere e giorni

• M.P. Catone (III sec a.C): De agricultura

• M.T. Varrone (II sec. a.C.): De re rustica

• P. Virgilio Marone (I sec. a.C.): Georgicae

• L. G. Columella (I sec. d.C.): De re rustica

• Palladius (IV sec. d.C.): Opus agriculturae

• Isidoro di Siviglia (VI sec. d.C.): De rebus rusticis

• Ibn al-Awwam (XII sec. d.C.): Libro di agricoltura

Raccolta di precetti finalizzati alla produzione agraria

La fertilità del suolo

Defining soil fertility

La mirabile attitudine del suolo a produrre (Cosimo Ridolfi, 1843)

Nearly every soil has a certain inherent fertility. Soils that are wet, acid, alkaline or deficient in a particular element will support a specific plant community. Therefore they can be regarded as fertile with regards to the plants growing on them (E.A. FitzPatrick, 1999).

The relation between the soil and the plant is not entirely simple, and in consequence no rigid definition of soil fertility can be given. A fertile soil may be described as one in which the conditions are favourable for the growth of the plants useful to man. Six requirements are necessary for the plant: water, air, food, temperature, root room, and absence of harmful factors (E.J. Russell, 1913).

It is a quality of a soil that enables it to provide essential chemical elements in quantities and proportions for the growth of specified plants (Brady and Weil, 2014).

Defining soil fertility

A fertile soil may be definited either on the basis of its own physical-chemical properties, or based on crop performance and yield (J.Benton Jones, Jr., 2012).

Soil fertility refers to the ability of the soil to supply essential plant nutrients and soil water in adequate amounts and proportions for plant growth and reproduction in the absence of toxic substances which may inhibit plant growth (FAO, 2015).

Misura della fertilità di un suolo è la sua capacità di fornire nutrienti la quale dipende, altresì, dalle diverse proprietà della pianta, dalle condizioni ambientali e dalle pratiche agronomiche (P.Violante, 2009).

Defining soil fertility

Soil fertility is a scientific discipline that integrates the basic principles of soil biology, chemistry and physics to develop the practices needed to manage nutrients in a profitable, environmentally sound manner.

Soil fertility: a modern definition

Historically, the study of soil fertility has focused on managing soil nutrient status to create optimal conditions for plant growth.

Fertile, productive soils are vital components of stable societies to ensure that the plants needed for food, fiber, animal feed and forage, medicines, industrial products, and for an aesthetically pleasing environment can be grown.

Two other fundamental principles underlay the study of soil fertility.

Soil fertility: a modern definition

First is the recognition that optimum nutrient status alone will not ensure soil productivity. Other factors, such as soil moisture and temperature, soil physical conditions, soil acidity and salinity, and biotic stresses (disease, insects, weeds) can reduce the productivity of even the most fertile soils.

Second is the realization that modern soil fertility practices must stress environmental protection as well as agricultural productivity. (J.Thomas Sims, 2000).

Molteplici fattori interconnessi influenzano la produttività delle colture

Clima e morforilievo

Caratteristiche genetiche e fisiologiche della pianta

Gestione del suolo

Strategie di difesa

Fertilità del suolo

Molteplici fattori interconnessi influenzano la produttività delle colture

Clima e morforilievo

Caratteristiche genetiche e fisiologiche della pianta

Gestione del suolo

Fertilità del suolo

Disponibilità nutrienti e proprietà chimiche

Strategie di difesa

Proprietà fisiche

Capacità di ritenzione idrica

Porosità e aerazione

Profondità utile del suolo

Stabilità della struttura

Nutrienti principali

Nutrienti secondari

Micronutrienti

TOC, TN, CSC, pH, etc. Proprietà biologiche

Composizione ed attività delle comunità microbiche

Tessitura

La fertilità integrale del suolo

La fertilità del suolo è la risultante della combinazione e della interazione dinamica delle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo in relazione alla produttività delle piante, alla protezione dell’ambiente ed alla conservazione delle risorse pedologiche.

Fertilità fisica

Fertilità chimica

Fertilità biologica

La fertilità fisica di un suolo è la capacità continuata nel tempo di ospitare nel proprio sistema dei pori aria, acqua ed apparati radicali, di garantire lo spazio biologico per le comunità edafiche, di contrastare la suscettibilità all’erosione e di proteggere le falde dagli inquinanti.

La strategia tematica per la protezione del suolo - COM(2006)231 identifica i principali processi di degradazione del suolo

L’erosione

La diminuzione di sostanza organica

La contaminazione locale o diffusa

L’impermeabilizzazione

La compattazione

La perdita di biodiversità

La salinizzazione

Le alluvioni e gli smottamenti

L'erosione

E' il principale processo di degradazione del suolo

Degradazione FormeArea degradata

(x 106 ha)

Fisica Compattazione 68

Sommersione 10

Subsidenza di suoli organici 5

Erosione idrica 1094

Erosione eolica 548

ChimicaPerdita di nutrienti e di sostanza

organica135

Salinizzazione/alcalinizzazione 76

Acidificazione 6

Inquinamento da composti inorganici

e organici22

Biologica Perdita di biodiversità ?

(da Fierotti, 2002)

L'erosione

Si ha perdita di suolo quando la velocità di asportazione è maggiore della velocità di formazione del suolo.

La perdita di suolo > 2 t ha-1 anno-1 può determinare degradazione nell'arco di 50-100 anni.

Perdite di suolo pari a 20-40 t ha-1 sono state registrate a seguito di violenti nubifragi. In situazioni particolari si può arrivare a perdere 200 t ha-1 anno-1.

L'erosione produce effetti spettacolari

L'erosione in Europa

In Europa si stima che 115 milioni di ha (12% della superficie) siano sottoposti ad erosione idrica; mentre l'erosione eolica minaccia 42 milioni di ha.

I suoli del bacino del Mediterraneo sono particolarmente vulnerabili all'erosione a causa della sfavorevole combinazione di clima, copertura vegetale, morforilievo e caratteristiche pedologiche (perdite di suolo > 15 t ha-1 anno-1).

L'erosione nei suoli dell'EU causa costi annui pari a 0.7-14 miliardi di euro.

(COM(2006)231)

Islanda: terra del fuoco e del ghiaccio

All'arrivo dei vichinghi (870-930 d.C.) l'isola era coperta da foreste che furono abbattute per far posto all'allevamento e all'agricoltura.

Soil erosion: in queste due parole si concentra per gli studiosi islandesi il vero problema ambientale.

L'interazione tra condizioni ambientali (vulcani, freddo, acqua e vento) e la natura del suolo, fragile e lento a formarsi, ha innescato ed alimentato irreversibili processi erosivi.

Nel 1907 è stato fondato il Soil Conservation Service of Iceland (SCSI).

THE DUST BOWL (1930)

Suoli erosi sono suoli meno fertili

Suoli meno fertili sono suoli meno produttivi

Suoli meno produttivi minacciano la sicurezza alimentare, diminuiscono l'abitabilità di un territorio e contrastano la sopravvivenza delle comunità

Fattori fisici condizionano significativamente la fertilità integrale di un suolo e la produttività delle colture

Key messages to take home

La fertilità chimica di un suolo è la capacità continuata nel tempo di fornire gli elementi essenziali della nutrizione minerale delle piante in forma disponibile ed in quantità bilanciate, e di controllare mobilità, disponibilità e bioattività delle specie tossiche.

La fertilità biologica è la capacità continuata nel tempo delle entità biotiche residenti nel terreno (soil biota) di essere metabolicamente attive, di stabilire associazioni e biocenosi dinamiche ed interagenti, di promuovere processi biologici di rilevante significato ecologico e di fornire servizi ecosistemici.

La fertilità integrale del suolo

La qualità del suolo esprime

la capacità continuativa del suolo di funzionare come un sistema vitale e di interagire con l’intero ecosistema per sostenere la produttività biologica, mantenere la qualità ambientale di aria e acqua, attenuare l’azione dei contaminanti ambientali, e contribuire al miglioramento dello stato di salute degli organismi animali e vegetali (Doran & Safley, 1997).

Fertilità e qualità del suolo esprimono concetti diversi

La qualità del suolo comprende molteplici funzioni del suolo

Viene stimata per specifici obiettivi in relazione alle forme d’uso

Il suolo svolge tre sostanziali funzioni

Funzione produttiva Capacità di assicurare la produzione di alimenti, di foraggio, di fibre, di biomassa e di energia rinnovabile.

Funzione protettiva Capacità di controllare il trasferimento lungo il profilo dei soluti, lo scorrimento in superficie dell'acqua, e di creare le condizioni favorevoli alla degradazione degli inquinanti.

Funzione naturalistica Capacità di condizionare il bilancio energetico della superficie terrestre, agire da modulatore del clima, completare i cicli dell'acqua, del carbonio e degli altri elementi della nutrizione minerale, contribuire a formare l'habitat delle comunità animali e vegetali, esprimere l'eredità culturale dell'uomo.

Essential functions performed by different members of soil organisms (biota)

Essential functions performed by different members of soil organisms

Il suolo eroga servizi ecosistemici essenziali

offrire abitabilità e nutrizione per le piante e per gli organismi viventi

assicurare la produzione di biomasse

garantire la conservazione della biodiversità

regolare la riserva di acqua per le piante ed il controllo del ciclo idrogeologico

agire come sistema filtrante per l’acqua e per la decontaminazione di agenti inquinanti

ospitare le opere dell'ingegno umano

realizzare la conservazione di memorie storiche ed archeologiche

Si esprime in classi (da I a VIII), ripartibili in sottoclassi, che specificano la limitazione principale: s, proprietà del suolo; e, erosione; w, eccessi idrici; c, clima; g, pendenza.

La capacità d’uso del suolo

La capacità d'uso del suolo (Land Capability Classification; USDA, 1961) fornisce una stima della vocazionalità del territorio all'utilizzazione agro-silvo-pastorale e naturalistica; è strumento di programmazione per una corretta gestione e valorizzazione delle risorse pedologiche.

Viene stimata mettendo a confronto in una matrice di correlazione una serie di caratteri e qualità funzionali del suolo.

La classificazione dell'unità cartografica in una determinata classe è determinata dalla proprietà maggiormente limitante. Combinando la simbologia, la capacità d'uso viene ad esempio espressa come IIs, IIIw, etc.

Classi Descrizione Suoli adatti all'agricoltura

I Suoli privi o con lievi limitazioni, adatti per tutte le colture, fertili, profondi, in piano o in leggero pendio

II Suoli con moderate limitazioni che richiedono una opportuna scelta delle colture e/o pratiche conservative

III Suoli con severe limitazioni, tali da ridurre la scelta delle colture e da richiedere impegnative pratiche conservative

IV Suoli con limitazioni molto severe, tali da ridurre drasticamente la scelta delle colture e da richiedere pratiche di coltivazione e di conservazione molto impegnative

Suoli adatti a pascolo e alla forestazione V Suoli non soggetti a fenomeni erosivi, ma con altre limitazioni che ne

impediscono l'uso agricolo. Adatti al pascolo, alla forestazione o come habitat naturale

VI Suoli che presentano limitazioni severe (compresa l'erosione) tali da restringerne l'uso, pur con qualche ostacolo, al pascolo, alla forestazione o come habitat naturale

VII Suoli con limitazioni severissime anche per l'utilizzazione silvo-pastorale

Suoli inadatti ad utilizzazioni agro-silvo-pastorali VIII Aree non vocate per la destinazione produttiva, ma destinate ad usi

naturalistici, ricreativi, estetici

Schema operativo per applicare la LCS

Il capitale delle nazioni è... la terra.

Occorre conoscere quanto più possibile il nesso che esiste tra un suolo fertile e messi sane, animali sani ed ultimo, ma non meno importante, la salute degli esseri umani. (Sir Albert Howard, 1940)