La valutazione della fertilità del suolo · Indicatori della fertilita’ chimica del suolo e loro...

81
La valutazione della fertilità del suolo

Transcript of La valutazione della fertilità del suolo · Indicatori della fertilita’ chimica del suolo e loro...

La valutazione della fertilità del suolo

La fertilità integrale del suolo

La valutazione della fertilità del suolo e

della direzione del suo cambiamento nel

tempo costituisce l’indicatore primario

della gestione sostenibile del territorio.(Karlen et al., 1997)

La fertilità integrale del suolo

La valutazione della fertilità del suolo vienenormalmente effettuata mediante l’impiegointegrato di indicatori agroambientali,correntemente individuati tra le variabilifisiche, chimiche e biologiche del suolo,opportunamente selezionate in relazione allespecifiche problematiche agroecosistemiche diun territorio.

Metodi ufficiali di analisi del suolo e dei fertilizzanti (Mipaaf)Approvazione dei “Metodi ufficiali di analisi fisica del suolo”. D.M. 1 agosto 1997,pubblicato sul Supplemento Ordinario n. 273 alla Gazzetta Ufficiale n. 204 del 2settembre 1997.

Approvazione dei “Metodi ufficiali di analisi chimica del suolo”. D.M. 13 settembre 1999,pubblicato sul Supplemento Ordinario n. 185 alla Gazzetta Ufficiale n. 248 del 21 ottobre1999.

Rettifiche al D.M. 13 settembre 1999 riguardante l’approvazione dei metodi ufficiali dianalisi chimica del suolo. D.M. 25 marzo 2002, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 84del 10 aprile 2002.

Approvazione dei “Metodi ufficiali di analisi delle acque per uso agricolo e zootecnico”.D.M. 23 marzo 2000, pubblicato sul Supplemento Ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 87del 13 aprile 2000.

Approvazione ed ufficializzazione dei “Metodi di analisi microbiologica del suolo”. D.M. 8luglio 2002, pubblicato sul Supplemento Ordinario n. 156 alla Gazzetta Ufficiale n. 179 del1 agosto 2002.

Approvazione dei “Metodi ufficiali di analisi biochimica del suolo”. D.M. 23 febbraio 2004,pubblicato sul Supplemento Ordinario n. 42 alla Gazzetta Ufficiale n. 61 del 13 marzo2004.

Approvazione dei “Metodi ufficiali di analisi mineralogica del suolo”. D.M. 21 marzo 2005,pubblicato sul Supplemento Ordinario n. 60 alla Gazzetta Ufficiale n. 79 del 6 aprile 2005.

Raccolta di metodi a cura dell’Osservatorio Nazionale Pedologico e per laQualità del Suolo Agricolo e Forestale del MIPAAF in collaborazione con laSocietà Italiana della Scienza del Suolo.

1. Metodi di analisi fisica del suolo. 1997 (coord. M. Pagliai), Franco Angeli ed.

2. Metodi di analisi chimica del suolo. 2000 (coord. P. Violante), FrancoAngeli ed.

3. Metodi di analisi delle acque per uso agricolo e zootecnico. 2001 (coord. G.Mecella), Franco Angeli ed.

4. Metodi di analisi microbiologica del suolo. 2002 (coord. G. Picci e P.Nannipieri), Franco Angeli ed.

5. Metodi di analisi biochimica del suolo. 2004 (coord. A. Benedetti e L.Gianfreda), Franco Angeli ed.

6. Metodi di analisi mineralogica del suolo. 2005 (coord. P. Adamo), FrancoAngeli ed.

7. Metodi di analisi molecolare per lo studio dei microrganismi del suolo.2010 (coord. S. Mocali), Ed. Cantagalli.

8. Metodi di analisi per i fertilizzanti. 2006. (coord. A. Trinchera, L. Leita, P.Sequi), CRA-MIPAAF, Roma

9. Metodi di analisi chimica del suolo. 2015, 3^ versione, (C. Colombo, T.Miano a cura di), SISS-SILPA.

Metodi ufficiali di analisi del suolo e dei fertilizzanti (Mipaaf)

Indicatori della fertilità fisica del suoloe loro significato diagnostico

Parametro Informazione

Tessitura Ritenzione e movimento dell'aria e dell’acqua, dei

nutrienti, degli inquinanti; lavorabilità, erodibilità

Stabilità della

struttura

Coesività degli aggregati, resistenza all’erosione,

suscettibilità al compattamento ed al ristagno idrico,

lavorabilità, capacità idrica

Densità apparente

e porosità

Grado di compattazione, lavorabilità, erodibilità,

abitabilità fisica (capacità di ospitare aria, acqua,

apparati radicali ed attività biologica)

InfiltrazioneMovimento dell'acqua in eccesso, permeabilità,

erodibilità, tendenza al ristagno

Drenaggio del suolo

Controllo dei flussi idrologici, attitudine a ricevere lo

spandimento di fanghi, reflui e compost, trasporto di

soluti, vulnerabilità delle risorse idriche

Profondità utile

del suolo

Volume di espansione radicale, disponibilità di acqua

e di elementi nutritivi, potenziale di erosione,

coltivabilità, destinazione d'uso del suolo

La tessituraIndica la percentuale in peso delle diverse classi granulometriche(sabbia, limo, argilla) presenti nella terra fine (Ø < 2mm).

il colore, il profilo termico, la capacità di riserva idrica, la permeabilitàall'aria ed all'acqua, la struttura, la lavorabilità, la reattività dellesuperfici, tasso di mineralizzazione e contenuto di sostanza organica.

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 organici ed inorganici,dispersione e sedimentazione diversificata (legge di Stokes).

La tessitura di un suolo ne condiziona:

La classe tessiturale di un suolo viene attribuita mediante il triangolo della tessitura

Triangolo della tessiturasecondo USDA

La classe tessiturale di un suolo viene attribuita mediante il triangolo della tessitura

Triangolo della tessiturasecondo ISSS

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

Influenza delle tre frazioni granulometrichesu alcune caratteristiche del suolo

Tessitura Vantaggi Svantaggi

SabbiosaDrenaggio veloce delle acque in eccesso

Scarsa capacità di ritenzione idrica (suoli “assetati”)

Buona (o eccessiva) aerazione

Scarsa capacità di trattenere inutrienti (facile lisciviazione)

Riscaldamento rapido in primavera

Vulnerabilità per la falda idrica

Buona lavorabilità Stato termico variabile

Suscettibilità all’erosione eolica

Perdita di sostanza organica

Scarso potere tampone

Abitabilità difficile per il soil biota

Caratteristiche dei suoli in relazione alla frazionegranulometrica prevalente

Tessitura Vantaggi Svantaggi

Limosa Lavorazione non difficoltosa Difficili da strutturare

Suscettibilità al ristagno performazione di crosta superficiale(per “intasamento” dei pori)

Poco permeabili

Suscettibilità all’erosione sia idrica sia eolica

Moderata capacità di ritenzione idrica

Discreto potere tampone

Discreta capacità di fissare i nutrienti

Caratteristiche dei suoli in relazione alla frazionegranulometrica prevalente

Tessitura Vantaggi Svantaggi

ArgillosaAlta capacità di ritenzione degli elementi nutritivi

Scarso drenaggio dell’acqua in eccesso (rischio di ristagno)

Stato termico costanteAerazione scarsa (se non strutturato)

Elevato potere tamponeLavorazione energeticamente dispendiosa

Elevata ritenzione idrica Tendenza al compattamento

Suscettibilità all’erosione idrica, meno all’eolica

Protezione della sostanza organica e mineralizzazione lenta

Caratteristiche dei suoli in relazione alla frazionegranulometrica prevalente

La strutturaEsprime l'arrangiamento spaziale delle particelle del suolo acostituire grumi o aggregati secondo uno scala gerarchica diaggregazione a formare architetture fisicamente eterogenee espazialmente complesse, circondate da un articolato sistema di pori.

E’ una proprietà dinamica e può essere determinata:

- in campagna mediante ispezione visiva del suolo,- in laboratorio con metodi di analisi di immagine di microsezioni di

suolo.

Rappresenta il principale indicatore della fertilità fisica

Gli aggregati strutturali del suolo si organizzano secondo uno scala gerarchica di aggregazione

Le particelle primarie si aggregano a costituire particellecomposte strutturate definite ped.

Microaggregati e macroaggregati si formano per opera dicementi diversi (sia organici sia inorganici) a seconda del tipodi suolo e di gestione.

Schematizzazione di un aggregato strutturale glomerulare e del contributo degli agenti strutturanti su scale

dimensionali differenti

La formazione e la stabilità degli aggregatiè correlata a:

la tessitura

il contenuto e la natura dei minerali argillosi

il tipo e la concentrazione di cationi di scambio

il contenuto di ossidi di ferro e di alluminio

il contenuto di CaCO3

il contenuto ed il tipo della sostanza organica (humus,

esopolisaccaridi, glomalina)

le comunità biotiche (batteri, funghi, lombrichi)

lo sviluppo degli apparati radicali delle piante

(Leguminosae)

Materiali organici ed inorganici determinanola genesi di tipi strutturali differenti

La glomalina è una glicoproteina prodottadalle micorrize dell'ordine delle Glomales

Un importante indicatore fisico è rappresentatodall’indice di stabilità degli aggregati (ISS)

Metodo a vaglio umido (Tiulin modif.)

100..._

tot

residuoaggregatiedispersion

PPP

SSI

La struttura può essere distrutta:

da lavorazioni frequenti, energiche e profonde dall’azione battente della pioggia e dalla compressione 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 che aggregano o disperdono i costituenti solidi del suolo

Porosità e densità apparente del suolo

La porosità esprime il grado in cui la massa di suolo è permeata dapori o interstizi; si misura indirettamente tramite la densitàassoluta (costante) e la densità apparente (variabile).

La densità apparente viene determinata in laboratorio su un

campione di suolo indisturbato prelevato in campo.

Collegata alla struttura la porosità è un’altra variabile importanteper esprimere la fertilità fisica del suolo e la risposta fisica delsuolo alle forme di gestione.

La porosità è costituita da un sistema articolato e continuo difessure e pori, di diversa forma e diametro, che attraversano ilsuolo sia verticalmente che orizzontalmente.

La porosità dipende dagli stessi fattori che controllano la stabilitàdella struttura: tessitura, contenuto di calcare e di ossidi di Fe eAl, contenuto e tipo dei cationi di scambio, contenuto e natura deicementi organici, attività della componente biotica, profondità delprofilo, forme di gestione.

La porosità rappresenta quindi la sede occupata dalla fase liquida edalla fase gassosa e quindi controlla i rapporti tra le tre fasi delsuolo.

Porosità e densità apparente del suolo

Permeabilità e conducibilità idraulica satura

La permeabilità esprime il flusso idrico nel suolo saturo d’acqua(secondo la legge di Darcy) ed è influenzata dalle sue proprietàfisiche (tessitura, struttura, porosità).

Misurando sperimentalmente la permeabilità e riarrangiando la leggedi Darcy si può calcolare il valore di Ksat.

dove:

Q/t flusso idrico

A sezione della colonna di suolo

Ksat conducibilità idraulica incondizioni di saturazione

ΔΨ/L gradiente idraulica

Permeabilità e conducibilità idraulica satura

Il valore di Ksat permette di classificare la classe di permeabilità diun suolo ed è definito dalla porosità del mezzo permeabile, inparticolare dalla dimensione dei pori.

Permeabilità e conducibilità idraulica satura

La profondità utile del suolo

La profondità utile dei suoli individua lo spessore di suolobiologicamente attivo, esplorabile e utilizzabile dalle piante pertrarne acqua ed elementi nutritivi. La profondità utile, espressain centimetri, è definita come distanza tra la superficie del terreno elo strato del profilo che costituisce un ostacolo alla penetrazionedella maggior parte delle radici (roccia madre, orizzonteindurito, strato eccessivamente ghiaioso o sabbioso, falda acquifera).Si determina in campagna mediante ispezione visiva del suolo.

Valutazione cm

Molto scarsa < 25

Scarsa 25 – 50

Moderatamente elevata 51 – 100

Elevata 101 – 150

Molto elevata > 150

La profondità utile del suolo determina la riserva idrica, l’accesso ai nutrienti,l’arieggiamento del suolo, l’ancoramento della pianta, l’erodibilità, la capacitàprotettiva, lo spazio biologico per il soil biota.

La profondità utile del suolo

La profondità utile del suolo

Esempio di sistemazione del terreno a bauli per accrescere il volume di suoloesplorabile dalle radici: nuovo impianto di agrumeto presso l’azienda Xirumi (SR).

La profondità utile del suolo

Esempio di sistemazione del terreno a bauli per accrescere il volume di suoloesplorabile dalle radici: agrumeto in produzione presso campi Anecoop (Valencia, E).

C totale (e sostanza organica)Riserva di nutrienti e delle risorse biologiche,stabilità della struttura, ritenzione di pesticidi e diacqua

Forme dell’azoto (N totale,N organico, N-NH4

+e N-

NO3-)

Riserva di nutrienti e qualità della sostanza organica,tasso di immobilizzazione e di mineralizzazione,potenziale di lisciviazione del nitrato e diinquinamento delle falde

P assimilabile e K scambiabile Disponibilità per la nutrizione minerale della pianta

pHDisponibilità dei nutrienti, assorbimento e mobilitàdegli inquinanti, sviluppo ed attività microbica

Capacità di scambio cationicoPotere tampone del suolo, capacità di ritenzione e dirilascio dei nutrienti

Grado di saturazione in basi Potere tampone del suolo

Conducibilità elettrica Disponibilità dei nutrienti per le piante, salinità

Calcare totale e attivo pH, disponibilità dei nutrienti per le piante, struttura

Micronutrienti, metallipesanti (As, Cd, Cr, Cu, Hg,Ni, Pb, Zn) e agrofarmaci

Livelli di contaminazione locale e diffusa; attitudine aricevere lo spandimento di fanghi, reflui e compost;vulnerabilità del suolo e delle risorse idriche; formad'uso del suolo

Indicatori della fertilita’ chimica del suolo e loro significato diagnostico

Il grado di reazione (pH) del suolo

Il grado di reazione, o pH, del terreno rappresenta la misura

quantitativa del grado di acidità o di alcalinità di un suolo.

Il valore di pH può essere determinato in:

- una sospensione 1:2.5 (1g/2.5 ml) suolo/acqua, oppure in una

sospensione 1:2.5 suolo/soluzione 0,01 M CaCl2 (acidità reale),

- oppure in una sospensione 1:2.5 suolo/soluzione acquosa 1 M KCl

(acidità potenziale).

Il pH del suolo condiziona:

- l’abitabilità per le specie vegetali

- lo sviluppo della biomassa microbica

- l’assimilabilità e la mobilità dei nutrienti

- la mobilità delle specie tossiche

- le caratteristiche chimico-fisiche del sistema

Pur misurata in condizioni diverse da quelle di pieno campo, lamisura del pH in laboratorio è riproducibile e fornisce un datoimportante per valutare le proprietà chimiche del sistema suolo.

Il grado di reazione (pH) del suolo

Classificazione dei terreni in base al grado di reazione

Peracidi

Acidi

Subacidi

Neutri

Subalcalini

Alcalini

Peralcalini

< 5,3

5,4-5,9

6,0-6,7

6,8-7,2

7,3-8,1

8,2–8,8

> 8,8

Estremamente acidi

Molto fortemente acidi

Fortemente acidi

Moderatamente acidi

Debolmente acidi

Neutri

Debolmente alcalini

Moderatamente alcalini

Fortemente alcalini

Molto fortemente alcalini

< 4,5

4,5-5,0

5,1-5,5

5,6-6,0

6,1-6,5

6,6-7,3

7,4-7,8

7,9-8,4

8,5-9,0

> 9,0

Scala IUSS Scala USDA

Classificazione pH in H2O Classificazione pH in H2O

Il pH del suolo e l’abitabilità per le piante

Sono definitecalciofile le piante cherichiedono ricchezzain basi e pHrelativamente elevato.

Ossifile sono invece lepiante rese piùcompetitive dallamaggiore capacità ditollerare condizioniacide.

Variazione della disponibilità dei nutrienti al variare del pH del suolo

La capacità di scambio cationico (CSC) è espressa come lasomma dei cationi scambiabili per unità di massa, ovvero inmeq·100 g-1 di suolo o, più correttamente secondo il SI, comecmol(+)·kg-1 di suolo.

La capacità di scambio cationico

La CSC è quindi pari alla somma della carica superficiale di tipopermanente (dovuta a sostituzione isomorfa eterovalente neiminerali argillosi) e di tipo variabile (dovuta a dissociazione digruppi -OH di spigolo nei minerali argillosi e di gruppi R-COOHe Ph-OH delle sostanze umiche).

Valutazione cmol(+)·kg-1 di suolo

Molto bassa < 5

Bassa 5 – 10

Moderatamente bassa 11 – 15

Moderatamente alta 16 – 24

Alta 25 - 50

Molto alta > 50

I cationi di scambio ed il pH

Il tipo di catione prevalentemente associato alle superfici dei collodi del suolocambia con le condizioni pluviometriche: Al3+, H+ e Ca2+ in regioni umide; Ca2+,Mg2+, Na+ e K+ in regioni aride e semiaride.

Esiste una relazione tra la composizione dei cationi associati al complesso discambio ed i valori di pH del terreno. All'aumentare del pH del suoloaumenta il rilascio sia di ioni H+, che vengono neutralizzati, sia di ioni Al3+

che formano specie polimeriche insolubili di Al(OH)xy+ in un intervallo di pH

tra 5,5 e 8,0. Questi processi determinano un aumento della CSC effettivaed un riassortimento dei cationi scambio.

Il grado di saturazione in basi (GSB) esprime il contenutopercentuale delle basi di scambio (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) chesaturano il complesso assorbente di un suolo, calcolato rispettoalla CSC, e può essere così classificato:

I cationi di scambio e GSB

Valutazione GSB, %

Molto bassa < 35

Bassa 35 – 50

Moderatamente alta 50 – 60

Alta 60 – 80

Molto alta > 80

(SISS, 2006)

GSB è una variabile chimica collegata al potere tampone del suoloil quale è massimo quando il GSB è pari a 50%.

Esiste una correlazione tra la classe tessiturale di un suolo ela sua CSC. Esempio di un suolo con pH < 7.0.

CSC e tessitura

Classe tessiturale CSC (cmol(+)·kg-1 di suolo)

Sabbiosa 1-8

Sabbiosa franca 9 – 12

Franco sabbiosa o franco limosa 13 – 20

Franca 21 – 28

Franco argillosa 29 – 40

Argillosa > 40

Esiste una interdipendenza tra la CSC di un suolo ed alcunesue caratteristiche.

CSC e proprietà del suolo

CSC (cmol(+)·kg-1 di suolo)

1-10 11-50

Elevato contenuto di sabbia Elevato contenuto di argilla

Bassa SOM Alta SOM

Scarso potere tampone Elevato potere tampone

Scarsa capacità di riserva di nutrienti, lisciviabilità

Elevata capacità di riserva di nutrienti, competizione con la pianta

Scarsa riserva idrica Elevata riserva idrica

Macroporosità Microporosità

Significato della CSC

Variabile che esprime la fertilità chimica del suolo

E’ correlata alla classe tessiturale ed al contenuto disostanza organica di un suolo

Esprime la capacità di ritenzione e di rilascio dei nutrienti

Prevede le modificazioni nella distribuzione ionica legate ainterventi di concimazione, di correzione e di irrigazione

Determina il destino ambientale dei metalli pesanti

Permette il controllo della stabilità della struttura inrelazione alle caratteristiche dell'acqua irrigua (SAR) edella saturazione in sodio del complesso di scambio (ESP)

La conducibilità elettrica (CE) dell’estratto acquoso di suolo

La CE rappresenta un indicatore chimico del contenuto di sali

solubili presenti nel suolo per pedogenesi o intervento antropico.

La CE viene analiticamente determinata:

- sulla pasta satura, ovvero sul suolo portato alla sua capacità

idrica massima (CEe)

- su una sospensione suolo/acqua 1:2 (p/v) (CE1:2)

- su una sospensione suolo/acqua 1:5 (p/v) (CE1:5)

La CE determina:

- la classificazione dei suoli in salini o non salini

- la suscettibilità alla salinizzazione

- la presenza di nutrienti per le specie vegetali

- il potenziale idrico del suolo e la disponibilità idrica

- l’abitabilità per specie salino sensibili e le forme di gestione

La CE misura la quantità di sali solubili del suolo

La salinità del suolo interferisce con la produttività

Il calcare totaleIl calcare totale rappresenta la componente minerale costituita

prevalentemente da carbonati di calcio, magnesio e sodio. Può

costituire anche più della metà della frazione solida del terreno

contribuendo in maniera determinante a definirne le proprietà.

Il contenuto di calcare totale può essere determinato:

- in campagna mediante reazione di effervescenza provocata dal

contatto con una soluzione acquosa di HCl dil. 1:10,

- in laboratorio mediante lettura al calcimetro (metodo gas-

volumetrico).

Il calcare totale del suolo condiziona:

- il pH del suolo

- le caratteristiche strutturali del sistema

- la solubilizzazione/insolubilizzazione dei nutrienti e dei

contaminanti

- il tasso di mineralizzazione della sostanza organica

Fase solida

Fase liquida

- H+ + H+

HHCOCOHOHCOCO discioltagas 3322)(2)(2 )(

)(3

2

3

2

solidoCaCOCOCa

Equilibri che regolano il pH nei suoli calcarei

Fase gassosa

Valutazione del contenuto in calcare totale

in campo mediante reazione con soluzione di HCl diluito

Valutazione Contenuto (%)

Non calcareo < 0.5

Scarsamente calcareo 0.5 – 1.0

Debolmente calcareo 1.1 – 5.0

Moderatamente calcareo 5.1 – 10.0

Molto calcareo 10.1 – 20.0

Fortemente calcareo 20.1-40.0

Estremamente calcareo > 40.0

Valutazione del contenuto in calcare totale

in laboratorio mediante calcimetro

Il calcare attivo

Il calcare attivo rappresenta la frazione di calcare totale piùfinemente suddiviso, con una maggiore superficie specifica equindi maggiormente reattivo in quanto più facilmente solubile edidrolizzabile.

Il contenuto di calcare attivo viene determinato:- in laboratorio mediante estrazione e titolazione (metodo

Drouineau-Gallet).

Il calcare attivo del suolo condiziona:

- il pH del suolo- la disponibilità di P e di Fe per la nutrizione minerale- l’abitabilità per le specie agrarie (soprattutto arboree)- il rilascio di forme solubili di Ca2+ e Mg2+

- l’assimilabilità di K+

Valutazione Calcare attivo, g kg-1

Basso < 50

Medio e alto 50 – 100

Molto alto > 100

Indice del potere clorosante (IPC)

IPC = (CaCO3)attivo x 104 / (Fe)2

dove:CaCO3 è la % di calcare attivoFe è il Fe estraibile in ossalato di ammonio.

IPC > 100 suscettibilità alla clorosi, ma varia con la specie vegetale e la varietà

La clorosi ferrica si manifesta alla ripresa vegetativa conl’ingiallimento delle foglie apicali a partire dalle estremità

Le proprietà fisico-chimiche del suolo impongono scelte colturali

Le proprietà fisico-chimiche del suolo impongono scelte colturali

Il calcare attivo è pedogeneticamente legato al calcare totalee controlla il contenuto di Ca2+ (e Mg2+) biodisponibile nel terreno

Exchangeable formson soil colloids

I cicli biogeochimici di Ca2+ e Mg2+

nel sistema suolo-pianta sono strettamente collegati

Mediamente il contenuto di Ca2+, Mg2+ e K+ presenti come cationi di scambio nel suolo è cosi ripartito:

Specie chimica Me/CSC, %

Ca2+ 60 - 80

Mg2+ 15 – 20

K+ 5 - 10

Poiché tra di essi vi è un rapporto di antagonismonell’assorbimento, non è tanto rilevante la quantità assoluta ma laquantità relativa tra di essi.

meq (100 g)-1 Assorbimento ottimale

Ca2+/Mg2+ 10/1

Mg2+/K+ (5-2)/1

Il Mg2+ è il meno competitivo nella nutrizione minerale vegetale epuò facilmente determinare fenomeni di carenza se non sicorreggono gli squilibri nutrizionali del suolo con interventi mirati.

Dotazioni ottimali di magnesio nel suolo in funzione dellaquantità di potassio scambiabile. Il rapporto ottimaleMg2+/K+ (se le quantità sono espresse in mg kg-1) è tra 0.6 e1.6.

Per una corretta valutazione dello stato nutrizionale deisuoli, occorre quindi considerare non singolarmente macomplessivamente la dotazione delle tre basi di scambio.

L’interazione tra elementi diversi all’interfaccia suolo-radice costituisceun aspetto di notevole rilievo nella nutrizione minerale delle piante.

L’indice di disponibilità dei micronutrienti dà indicazioni sullafrazione potenzialmente utilizzabile dalle piante ed è valutato,per convenzione, in base all’efficacia di specifiche soluzioniestraenti scelte in funzione della correlazione tra contenuto diciascun micronutriente nei tessuti vegetali e quantitàdell’elemento rimovibile dal suolo.

Il grado di reazione del suolo rappresenta uno delle variabili piùimportati nella valutazione della disponibilità dei micronutrienti.

Il contenuto di microelementi viene determinato analiticamente:- in suoli non acidi mediante estrazione da suolo con soluzione di

DTPA/CaCl2 e TEA tamponata a pH 7.3 (metodo Lindsay eNorvell);

- in suoli acidi mediante estrazione da suolo con soluzione diEDTA/CH3COOH tamponata a pH 4.65 (metodo Lindsay eNorvell);

- il B richiede un’estrazione con soluzione acquosa salina bollente.

Le soglie di carenza e di tossicità dei microelementi sono tra loromolto vicine e variano con il tipo di pianta.

I microelementi

Deficiency, normal, and toxicity levels in plants for seven micronutrients.Note that the range is shown on a logarithmic scale and that the upper limit formanganese is about 10,000 times the lower range for molybdenum and nickel. Inusing this figure, keep in mind the remarkable differences in the ability ofdifferent plant species and cultivars to accumulate and toleratedifferent levels of micronutrients.

Microelemento Lindsay e Norvell (1978)1 Lakanen ed Ervio (1971)2

Povero Normale Ben dotato Povero Normale Ben dotato

Rame (Cu) < 0,2 0,2-1,0 > 1,0 < 5 5-10 > 10

Ferro (Fe) < 2,5 2,5-4,5 > 4,5 50-100

Manganese (Mn) < 1,0 1,0-1,5 > 1,5 < 50 50-100 > 100

Zinco (Zn) < 0,5 0,5-1,0 > 1,0 < 5 5-10 > 10

Boro (B) Estratto di suolo in acqua calda3

< 0,2 0,2-0,5 > 0,5

Molibdeno (Mo) Estrazione con soluzione di Tamm (Grigg, 1953)4

< 0,2 0,2-0,4 > 0,5

Cloro (Cl) Estratto in acqua5

< 5 05-10 > 10Dipende molto dalla tolleranza diciascuna specie vegetale

Cobalto (Co) Estratto in acido acetico 2,5% a pH 2,56

< 0,1 0,1-2 > 2

Metodo per suoli con pH > 6,5

Valori superiori per suoli acidi

Indicatori della fertilita’ biologica del suoloe loro significato diagnostico

PARAMETRO INFORMAZIONE

Biomassa microbica Dinamica degli elementi nutritivi, impatto di composti inquinanti e delle pratiche

colturali

Respirazione basale Ossidabilità della sostanza organica, impatto di fattori ambientali e/o antropici

sullo stato fisiologico delle comunità microbiche

Azoto potenzialmente

mineralizzabile

Attività enzimatiche Dinamica degli elementi nutritivi, impatto degli inquinanti e delle pratiche colturali

Carica microbica Dimensione della comunità microbica, impatto di sostanze inquinanti e delle pratiche

colturali

Struttura delle comunità

microbiche

Microfauna (protozoi e

nematodi)

Disponibilità degli elementi nutritivi, impatto di composti inquinanti e delle pratiche

colturali

Mesofauna (collemboli ed

acari)

Presenza di inquinanti

Macrofauna (lombrichi) Impatto degli inquinanti e delle pratiche colturali

Piante bioindicatrici Proprietà chimiche e fisiche del suolo, monitoraggio di inquinanti inorganici

Indicatori di diversità (S,

H’, E)

Stima della diversità tassonomica e/o metabolica delle comunità biotiche, capacità

di risposta e di adattamento a fattori di pressione ambientale e/o antropica

Stima della potenzialità del suolo a rifornire le piante di azoto, potenzialità di

lisciviazione del nitrato

Presenza di gruppi eco-fisiologici all'interno delle comunità microbiche, capacità di

risposta e di adattamento delle comunità microbiche ai fattori di pressione

ambientale e/o antropica

Indicatori biochimici

Quantità della biomassa microbica

Metodo della fumigazione con CHCl3 ed incubazione per 10giorni a 25°C (CFI)

Metodo della fumigazione con CHCl3 ed estrazione con 0.5M K2SO4 (CFE)

CHCl3

Determinazioni analitiche: MBC, MBN, MBP

Microbial biomass C as an early and reliable indicator ofsoil management

Microbial biomass C as an early and reliable indicator ofsoil management

Indicatori biochimici

Attività della biomassa microbica

La respirazione del terreno (Rbas)Viene sperimentalmente determinata come sviluppo di CO2 emessa dal

suolo a seguito della mineralizzazione della sostanza organica.

Dipende dalla natura e dalla quantità del residuo organico.

La respirazione del terreno può essere stimata mediante misure in

laboratorio oppure mediante monitoraggi eseguiti in situ.

Nelle misure in laboratorio l’efflusso di CO2 indica lepotenzialità della componente microbica del terreno dimineralizzare substrati organici naturalmente presenti osperimentalmente addizionati. Viene determinata medianteincubazioni in condizioni ambientali controllate.

Tempo (giorni)1 4 7 14 21 28

g C

O2-C

(g s

uolo

)-1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

P100

P100/B50

F100/B50

F100

B100

F50/B50

P50/B50

Curve di respirazione basale di un suolo agrario

Ct = Co(1-e-kt

)

Field measurements

Per misurazioni di campo si utilizzano sistemi portatili di tipodinamico chiuso collegati ad un sistema di campionamento del flussodi gas dal suolo (una camera di prospezione o survey chamber).

Azoto potenzialmente mineralizzabile (No)

Viene stimato dosando analiticamente l’N inorganico prodotto, senza aggiunta di substrati, in esperimenti di laboratorio in un intervallo di tempo definito ed in condizioni controllate.

Incubazioni di breve periodo (a 30 °C per 15 giorni) ed estrazione con 2M KCl (Bremner, 1965).

Incubazioni di lungo periodo (a 35 °C per 30 settimane) ed estrazione con 0.01 M CaCl2 (Stanford e Smith, 1972).

Determinazione del potenziale nitrificante/ammonizzante

Si utilizzano substrati degradabili che stimolano l’attività dei microrganismi del suolo, quali (NH4)2SO4, caseina lattica, arginina

Indicatori biochimici

Attività della biomassa microbica

Noti gli indicatori biochimici è possibile calcolaregli indici ecofisiologici

MBC/MBN = Rapporto C/N della biomassa microbica

qCO2 = Quoziente metabolico (µg CO2-C∙µg-1 MBC∙d-1)

MBC/TOC = Quoziente microbico

qNmin = µg Nass∙µg-1 MBN∙ d-1

qM = Rbas/TOC (coefficiente di mineralizzazione)

qCO2/TOC

Indicatori biochimici: gli enzimi del suolo

Soils are enzymatically active (Ladd, 1985)

Burns, 1978

Gli enzimi presentano nel suolo diverse localizzazioni, rimanendo attivi anche al di fuori della cellula d’origine

Gli enzimi immobilizzati sui colloidi organo-mineralisvolgono un rilevante ruolo nell’ecologia del suolo

in quanto si comportano da mediatori funzionali tra isubstrati ad elevato peso molecolare rilasciati nel suoloe le cellule microbiche

Glucosidasi (α, b) e Galattosidasi (α, b)

Le glucosidasi e le galattosidasi sono largamente presenti nelsuolo e rappresentano gli enzimi chiave del ciclo del carbonio.Idrolizzano la sostanza organica liberando residui glicosidici(glucosio o galattosio) utilizzati dai microrganismi del suolo comefonte energetica. L’attività, che in molti suoli è risultatasignificativamente correlata con le pratiche agronomiche, è daconsiderarsi un ottimo indice per la valutazione delleperformance produttive e del grado di evoluzione dei suoli.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Ureasi

Questo enzima catalizza la reazione di idrolisi dell’urea in anidridecarbonica ed ammoniaca. L’ureasi è ubiquitaria in natura ed èstata rinvenuta nei microrganismi, nelle piante e negli animali. Ildosaggio enzimatico dell'ureasi, importante per valutare gli effettiprodotti sul ciclo dell'azoto nel suolo in seguito ad interramento dibiomasse vegetali o di ammendanti organici, animali o vegetali, puòrisultare alterato in seguito ad interventi di concimazione conprodotti ammoniacali.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Amidasi e proteasi

Amidasi e proteasi sono importanti enzimi del ciclo dell’azoto nelsuolo. Promuovono la degradazione delle proteine mediante l'idrolisidel legame C-N liberando azoto nella forma ammoniacale. Sonoampiamente distribuite nel suolo, nelle piante, nei lieviti e neifunghi. Rappresentano un utilissimo indice dell’evoluzione dellasostanza organica nel suolo. L'attività amidasica risulta correlatacon quella della b-glucosidasi.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Fosfatasi

Le attività fosfatasiche partecipano al ciclo del fosforo in quantocatalizzano il rilascio del fosfato (fosfomonoesterasi) o delpirofosfato (fosfodiesterasi) da matrici organiche, rendendol'elemento disponibile per la nutrizione minerale delle piante. Lefosfomonoesterasi sono classificate in acide e basiche in base alloro optimum di attività in risposta al pH del suolo. L'attivitàfosfatasica è considerata un buon indice per valutare la potenzialemineralizzazione del fosforo organico. L'aggiunta di concimiminerali fosfatici deprime sensibilmente l’attività fosfatasica.

Arilsulfatasi

Le sulfatasi mobilitano il solfato contenuto in misura del 40-70%del totale nel pool organico del suolo sotto forma di esteri. Lesulfatasi sono considerate potenziali indicatori degli effettiprodotti dalle pratiche agronomiche.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

FDA-idrolasi

L’idrolisi del diacetato di fluoresceina (FDA) riassume l’attivitàidrolitica complessiva di numerosi enzimi quali: proteasi, lipasi,esterasi. E' relazionata alle attività demolitive di tipo idroliticodei funghi e dei batteri. In tal senso l'attività della FDA-idrolasi rappresenta un indice complessivo del potenziale dirilascio di nutriliti inorganici da matrici organiche.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Deidrogenasi

Le deidrogenasi sono una classe di enzimi comuni alla maggiorparte dei microrganismi, con una localizzazione prevalentementeendocellulare. Sono studiate in quanto partecipano allaevoluzione della sostanza organica del suolo, alla degradazionedella lignina, alla sintesi dell'humus, alla degradazione deixenobiotici. Tuttavia l’attività deidrogenasica non risultacorrelata con altre importanti attività biologiche proprie delsuolo quali: il consumo di ossigeno, l’evoluzione della anidridecarbonica e la biomassa microbica. Inoltre, la presenza difenolo-ossidasi extracellulari e la possibilità di reazioniabiotiche di tipo deidrogenasico-simile catalizzate da superficimetalliche presenti nel suolo, possono facilmente produrreletture sovrastimate di questa attività enzimatica. Pur conquesti limiti le deidrogenasi sono utilizzate come indicatori dellavitalità delle popolazioni batteriche.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici