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