STABILITAgrave DEGLI AGGREGATI E CONSERVAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA DEL SUOLO DI

VIGNETI COLLINARI

Rendicontazione tecnica sullattivitagrave svolta nel 2014

Gruppo di lavoro Centro Sperimentale Vitivinicolo della Regione Piemonte - Tenuta Cannona ldquo DIVAPRA - Chimica Agraria e Pedologiardquo

Referente scientifico prof Ermanno Zanini

Team di ricerca Sergio Alfonso Belmonte Eleonora Bonifacio Luisella Celi Elisa Paravidino Daniel Said Pullicino Silvia Stanchi

Direzione Sviluppo dellrsquoAgricoltura

Indice

STABILITAgrave DEGLI AGGREGATI E CONSERVAZIONE DELLA SOS TANZA

ORGANICA DEL SUOLO DI VIGNETI COLLINARI - 1 -

Rendicontazione tecnica sullattivitagrave svolta nel 2014 - 1 -

Indice - 2 -

1 La struttura dei suoli - 4 -

11 La struttura - 4 -

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione - 6 -

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura - 7 -

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive - 8 -

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave della vite - 13 -

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave del suolo - 18 -

4 La sostanza organica del suolo - 19 -

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo - 19 -

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza organica del suolo - 23 -

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli aggregati - 26 -

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli aggregati - 31 -

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli aggregati - 33 -

5 Scopo del lavoro - 38 -

6 Materiali e metodi - 39 -

61 Sito sperimentale - 39 -

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche - 40 -

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche - 40 -

622 Regime idrico del suolo - 41 -

623 Temperatura del suolo - 41 -

63 Vigneti - 42 -

64 Caratteristiche pedologiche - 43 -

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli - 46 -

66 Analisi 2014 - 46 -

661 Preparazione del campione - 47 -

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS) - 47 -

663 Determinazione della sabbia grossa reale - 49 -

664 Determinazione di N totale e del C organico - 49 -

665 Determinazione del C inorganico - 50 -

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati - 51 -

9 Sviluppi futuri - 51 -

10 Bibliografia - 52 -

1 La struttura dei suoli

11 La struttura

Per struttura srsquointende il modo in cui i costituenti organici ed inorganici del

suolo si dispongono tra di loro (Bronick CJ Lal R 2005) La presenza di forze di

attrazione e repulsione tra queste particelle le spinge a unirsi in unitagrave di

dimensioni piugrave grandi che sono chiamate aggregati

Lrsquoaggregato egrave lrsquounitagrave base della struttura e lrsquoaggregazione determina la

formazione di struttura Il principio fisico-chimico su cui si costituisce

lrsquoarchitettura strutturale egrave che le forze di legame allrsquointerno dellrsquoaggregato sono

maggiori rispetto a quelle tra gli aggregati Tutto questo fa si che i diversi

aggregati si comportano come elementi singoli circondati da spazi di rottura

(pori)

Gli effetti della struttura vertono quindi sia sulla componente solida del suolo

sia sugli spazi tra le particelle la porositagrave (fig 111)

La struttura influenza in modo determinante molti aspetti chimici fisici e

biologici del suolo tra cui flussi idrici ritenzione e disponibilitagrave degli elementi

nutritivi densitagrave apparente decomposizione della sostanza organica e

Figura 1111 rappresentazione concettuale di suolo senza struttura (sinistra) e strutturato (destra) I diversi colori rappresentano i vari fattori di aggregazione e le parti bianche macro e micropori Nel suolo strutturato aumenta il volume occupato dallrsquoinsieme (densitagrave apparente) si ampliano gli spazi (porositagrave) e cambia la disposizione tra le particelle

proliferazione dei microorganismi Favorire la struttura e la stabilitagrave degli

aggregati consente di migliorare la fertilitagrave del suolo accrescerne la produttivitagrave

agronomica la porositagrave e diminuirne lrsquoerodibilitagrave

I costituenti del suolo che partecipano alla formazione della struttura chiamati

anche fattori di aggregazione sono sostanza organica (compresi gli essudati degli

apparati radicali e i metaboliti dei microorganismi del suolo) minerali argillosi

ioni carbonati ossidi e idrossidi dei metalli I processi che portano alla loro

aggregazione non sono ancora stati chiariti del tutto percheacute si tratta di un

sistema molto eterogeneo e complesso perograve alcuni meccanismi sono stati

ipotizzati

Innanzitutto sono diverse le vie che possono portare alla formazione

dellrsquoaggregato

Dallrsquounione di piugrave microaggregati (lt250 microm) si possono formare dei

macroaggregati (gt250 microm) (Edwards e Bremner 1976 Tisdall 1996) Questa egrave

chiamata teoria gerarchica I microaggregati sono composti da molecole organiche

(OM) legate ad argilla (Cl) e cationi polivalenti (P)

Microaggregato ClndashPndashOM

Dalla loro unione si formano macroaggregati

Macroaggregato [(ClndashPndashOM)x]y

Oppure secondo il modello chiamato concentrico i macroaggregati possono

formarsi attorno a frammenti di vegetali e sostanza organica indecomposta

(particulate organic matter POM) Con la decomposizione della POM mediata dai

microorganismi la stabilitagrave del macroaggregato aumenta e nella parte interna si

formano microaggregati Il macroaggregato potragrave allora rimanere come tale o in

caso di rottura liberare microaggregati molto stabili che potranno unirsi e

originare nuovi macroaggregati

Altri macroaggregati si possono formare attorno alle colonie batteriche che

uniscono le particelle di argilla grazie ai loro essudati polisaccaridici

La precipitazione degli ossidi e degli idrossidi dei metalli dei fosfati e dei

carbonati aumenta lrsquoaggregazione

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Indice

STABILITAgrave DEGLI AGGREGATI E CONSERVAZIONE DELLA SOS TANZA

ORGANICA DEL SUOLO DI VIGNETI COLLINARI - 1 -

Rendicontazione tecnica sullattivitagrave svolta nel 2014 - 1 -

Indice - 2 -

1 La struttura dei suoli - 4 -

11 La struttura - 4 -

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione - 6 -

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura - 7 -

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive - 8 -

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave della vite - 13 -

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave del suolo - 18 -

4 La sostanza organica del suolo - 19 -

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo - 19 -

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza organica del suolo - 23 -

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli aggregati - 26 -

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli aggregati - 31 -

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli aggregati - 33 -

5 Scopo del lavoro - 38 -

6 Materiali e metodi - 39 -

61 Sito sperimentale - 39 -

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche - 40 -

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche - 40 -

622 Regime idrico del suolo - 41 -

623 Temperatura del suolo - 41 -

63 Vigneti - 42 -

64 Caratteristiche pedologiche - 43 -

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli - 46 -

66 Analisi 2014 - 46 -

661 Preparazione del campione - 47 -

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS) - 47 -

663 Determinazione della sabbia grossa reale - 49 -

664 Determinazione di N totale e del C organico - 49 -

665 Determinazione del C inorganico - 50 -

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati - 51 -

9 Sviluppi futuri - 51 -

10 Bibliografia - 52 -

1 La struttura dei suoli

11 La struttura

Per struttura srsquointende il modo in cui i costituenti organici ed inorganici del

suolo si dispongono tra di loro (Bronick CJ Lal R 2005) La presenza di forze di

attrazione e repulsione tra queste particelle le spinge a unirsi in unitagrave di

dimensioni piugrave grandi che sono chiamate aggregati

Lrsquoaggregato egrave lrsquounitagrave base della struttura e lrsquoaggregazione determina la

formazione di struttura Il principio fisico-chimico su cui si costituisce

lrsquoarchitettura strutturale egrave che le forze di legame allrsquointerno dellrsquoaggregato sono

maggiori rispetto a quelle tra gli aggregati Tutto questo fa si che i diversi

aggregati si comportano come elementi singoli circondati da spazi di rottura

(pori)

Gli effetti della struttura vertono quindi sia sulla componente solida del suolo

sia sugli spazi tra le particelle la porositagrave (fig 111)

La struttura influenza in modo determinante molti aspetti chimici fisici e

biologici del suolo tra cui flussi idrici ritenzione e disponibilitagrave degli elementi

nutritivi densitagrave apparente decomposizione della sostanza organica e

Figura 1111 rappresentazione concettuale di suolo senza struttura (sinistra) e strutturato (destra) I diversi colori rappresentano i vari fattori di aggregazione e le parti bianche macro e micropori Nel suolo strutturato aumenta il volume occupato dallrsquoinsieme (densitagrave apparente) si ampliano gli spazi (porositagrave) e cambia la disposizione tra le particelle

proliferazione dei microorganismi Favorire la struttura e la stabilitagrave degli

aggregati consente di migliorare la fertilitagrave del suolo accrescerne la produttivitagrave

agronomica la porositagrave e diminuirne lrsquoerodibilitagrave

I costituenti del suolo che partecipano alla formazione della struttura chiamati

anche fattori di aggregazione sono sostanza organica (compresi gli essudati degli

apparati radicali e i metaboliti dei microorganismi del suolo) minerali argillosi

ioni carbonati ossidi e idrossidi dei metalli I processi che portano alla loro

aggregazione non sono ancora stati chiariti del tutto percheacute si tratta di un

sistema molto eterogeneo e complesso perograve alcuni meccanismi sono stati

ipotizzati

Innanzitutto sono diverse le vie che possono portare alla formazione

dellrsquoaggregato

Dallrsquounione di piugrave microaggregati (lt250 microm) si possono formare dei

macroaggregati (gt250 microm) (Edwards e Bremner 1976 Tisdall 1996) Questa egrave

chiamata teoria gerarchica I microaggregati sono composti da molecole organiche

(OM) legate ad argilla (Cl) e cationi polivalenti (P)

Microaggregato ClndashPndashOM

Dalla loro unione si formano macroaggregati

Macroaggregato [(ClndashPndashOM)x]y

Oppure secondo il modello chiamato concentrico i macroaggregati possono

formarsi attorno a frammenti di vegetali e sostanza organica indecomposta

(particulate organic matter POM) Con la decomposizione della POM mediata dai

microorganismi la stabilitagrave del macroaggregato aumenta e nella parte interna si

formano microaggregati Il macroaggregato potragrave allora rimanere come tale o in

caso di rottura liberare microaggregati molto stabili che potranno unirsi e

originare nuovi macroaggregati

Altri macroaggregati si possono formare attorno alle colonie batteriche che

uniscono le particelle di argilla grazie ai loro essudati polisaccaridici

La precipitazione degli ossidi e degli idrossidi dei metalli dei fosfati e dei

carbonati aumenta lrsquoaggregazione

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

664 Determinazione di N totale e del C organico - 49 -

665 Determinazione del C inorganico - 50 -

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati - 51 -

9 Sviluppi futuri - 51 -

10 Bibliografia - 52 -

1 La struttura dei suoli

11 La struttura

Per struttura srsquointende il modo in cui i costituenti organici ed inorganici del

suolo si dispongono tra di loro (Bronick CJ Lal R 2005) La presenza di forze di

attrazione e repulsione tra queste particelle le spinge a unirsi in unitagrave di

dimensioni piugrave grandi che sono chiamate aggregati

Lrsquoaggregato egrave lrsquounitagrave base della struttura e lrsquoaggregazione determina la

formazione di struttura Il principio fisico-chimico su cui si costituisce

lrsquoarchitettura strutturale egrave che le forze di legame allrsquointerno dellrsquoaggregato sono

maggiori rispetto a quelle tra gli aggregati Tutto questo fa si che i diversi

aggregati si comportano come elementi singoli circondati da spazi di rottura

(pori)

Gli effetti della struttura vertono quindi sia sulla componente solida del suolo

sia sugli spazi tra le particelle la porositagrave (fig 111)

La struttura influenza in modo determinante molti aspetti chimici fisici e

biologici del suolo tra cui flussi idrici ritenzione e disponibilitagrave degli elementi

nutritivi densitagrave apparente decomposizione della sostanza organica e

Figura 1111 rappresentazione concettuale di suolo senza struttura (sinistra) e strutturato (destra) I diversi colori rappresentano i vari fattori di aggregazione e le parti bianche macro e micropori Nel suolo strutturato aumenta il volume occupato dallrsquoinsieme (densitagrave apparente) si ampliano gli spazi (porositagrave) e cambia la disposizione tra le particelle

proliferazione dei microorganismi Favorire la struttura e la stabilitagrave degli

aggregati consente di migliorare la fertilitagrave del suolo accrescerne la produttivitagrave

agronomica la porositagrave e diminuirne lrsquoerodibilitagrave

I costituenti del suolo che partecipano alla formazione della struttura chiamati

anche fattori di aggregazione sono sostanza organica (compresi gli essudati degli

apparati radicali e i metaboliti dei microorganismi del suolo) minerali argillosi

ioni carbonati ossidi e idrossidi dei metalli I processi che portano alla loro

aggregazione non sono ancora stati chiariti del tutto percheacute si tratta di un

sistema molto eterogeneo e complesso perograve alcuni meccanismi sono stati

ipotizzati

Innanzitutto sono diverse le vie che possono portare alla formazione

dellrsquoaggregato

Dallrsquounione di piugrave microaggregati (lt250 microm) si possono formare dei

macroaggregati (gt250 microm) (Edwards e Bremner 1976 Tisdall 1996) Questa egrave

chiamata teoria gerarchica I microaggregati sono composti da molecole organiche

(OM) legate ad argilla (Cl) e cationi polivalenti (P)

Microaggregato ClndashPndashOM

Dalla loro unione si formano macroaggregati

Macroaggregato [(ClndashPndashOM)x]y

Oppure secondo il modello chiamato concentrico i macroaggregati possono

formarsi attorno a frammenti di vegetali e sostanza organica indecomposta

(particulate organic matter POM) Con la decomposizione della POM mediata dai

microorganismi la stabilitagrave del macroaggregato aumenta e nella parte interna si

formano microaggregati Il macroaggregato potragrave allora rimanere come tale o in

caso di rottura liberare microaggregati molto stabili che potranno unirsi e

originare nuovi macroaggregati

Altri macroaggregati si possono formare attorno alle colonie batteriche che

uniscono le particelle di argilla grazie ai loro essudati polisaccaridici

La precipitazione degli ossidi e degli idrossidi dei metalli dei fosfati e dei

carbonati aumenta lrsquoaggregazione

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

1 La struttura dei suoli

11 La struttura

Per struttura srsquointende il modo in cui i costituenti organici ed inorganici del

suolo si dispongono tra di loro (Bronick CJ Lal R 2005) La presenza di forze di

attrazione e repulsione tra queste particelle le spinge a unirsi in unitagrave di

dimensioni piugrave grandi che sono chiamate aggregati

Lrsquoaggregato egrave lrsquounitagrave base della struttura e lrsquoaggregazione determina la

formazione di struttura Il principio fisico-chimico su cui si costituisce

lrsquoarchitettura strutturale egrave che le forze di legame allrsquointerno dellrsquoaggregato sono

maggiori rispetto a quelle tra gli aggregati Tutto questo fa si che i diversi

aggregati si comportano come elementi singoli circondati da spazi di rottura

(pori)

Gli effetti della struttura vertono quindi sia sulla componente solida del suolo

sia sugli spazi tra le particelle la porositagrave (fig 111)

La struttura influenza in modo determinante molti aspetti chimici fisici e

biologici del suolo tra cui flussi idrici ritenzione e disponibilitagrave degli elementi

nutritivi densitagrave apparente decomposizione della sostanza organica e

Figura 1111 rappresentazione concettuale di suolo senza struttura (sinistra) e strutturato (destra) I diversi colori rappresentano i vari fattori di aggregazione e le parti bianche macro e micropori Nel suolo strutturato aumenta il volume occupato dallrsquoinsieme (densitagrave apparente) si ampliano gli spazi (porositagrave) e cambia la disposizione tra le particelle

proliferazione dei microorganismi Favorire la struttura e la stabilitagrave degli

aggregati consente di migliorare la fertilitagrave del suolo accrescerne la produttivitagrave

agronomica la porositagrave e diminuirne lrsquoerodibilitagrave

I costituenti del suolo che partecipano alla formazione della struttura chiamati

anche fattori di aggregazione sono sostanza organica (compresi gli essudati degli

apparati radicali e i metaboliti dei microorganismi del suolo) minerali argillosi

ioni carbonati ossidi e idrossidi dei metalli I processi che portano alla loro

aggregazione non sono ancora stati chiariti del tutto percheacute si tratta di un

sistema molto eterogeneo e complesso perograve alcuni meccanismi sono stati

ipotizzati

Innanzitutto sono diverse le vie che possono portare alla formazione

dellrsquoaggregato

Dallrsquounione di piugrave microaggregati (lt250 microm) si possono formare dei

macroaggregati (gt250 microm) (Edwards e Bremner 1976 Tisdall 1996) Questa egrave

chiamata teoria gerarchica I microaggregati sono composti da molecole organiche

(OM) legate ad argilla (Cl) e cationi polivalenti (P)

Microaggregato ClndashPndashOM

Dalla loro unione si formano macroaggregati

Macroaggregato [(ClndashPndashOM)x]y

Oppure secondo il modello chiamato concentrico i macroaggregati possono

formarsi attorno a frammenti di vegetali e sostanza organica indecomposta

(particulate organic matter POM) Con la decomposizione della POM mediata dai

microorganismi la stabilitagrave del macroaggregato aumenta e nella parte interna si

formano microaggregati Il macroaggregato potragrave allora rimanere come tale o in

caso di rottura liberare microaggregati molto stabili che potranno unirsi e

originare nuovi macroaggregati

Altri macroaggregati si possono formare attorno alle colonie batteriche che

uniscono le particelle di argilla grazie ai loro essudati polisaccaridici

La precipitazione degli ossidi e degli idrossidi dei metalli dei fosfati e dei

carbonati aumenta lrsquoaggregazione

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

proliferazione dei microorganismi Favorire la struttura e la stabilitagrave degli

aggregati consente di migliorare la fertilitagrave del suolo accrescerne la produttivitagrave

agronomica la porositagrave e diminuirne lrsquoerodibilitagrave

I costituenti del suolo che partecipano alla formazione della struttura chiamati

anche fattori di aggregazione sono sostanza organica (compresi gli essudati degli

apparati radicali e i metaboliti dei microorganismi del suolo) minerali argillosi

ioni carbonati ossidi e idrossidi dei metalli I processi che portano alla loro

aggregazione non sono ancora stati chiariti del tutto percheacute si tratta di un

sistema molto eterogeneo e complesso perograve alcuni meccanismi sono stati

ipotizzati

Innanzitutto sono diverse le vie che possono portare alla formazione

dellrsquoaggregato

Dallrsquounione di piugrave microaggregati (lt250 microm) si possono formare dei

macroaggregati (gt250 microm) (Edwards e Bremner 1976 Tisdall 1996) Questa egrave

chiamata teoria gerarchica I microaggregati sono composti da molecole organiche

(OM) legate ad argilla (Cl) e cationi polivalenti (P)

Microaggregato ClndashPndashOM

Dalla loro unione si formano macroaggregati

Macroaggregato [(ClndashPndashOM)x]y

Oppure secondo il modello chiamato concentrico i macroaggregati possono

formarsi attorno a frammenti di vegetali e sostanza organica indecomposta

(particulate organic matter POM) Con la decomposizione della POM mediata dai

microorganismi la stabilitagrave del macroaggregato aumenta e nella parte interna si

formano microaggregati Il macroaggregato potragrave allora rimanere come tale o in

caso di rottura liberare microaggregati molto stabili che potranno unirsi e

originare nuovi macroaggregati

Altri macroaggregati si possono formare attorno alle colonie batteriche che

uniscono le particelle di argilla grazie ai loro essudati polisaccaridici

La precipitazione degli ossidi e degli idrossidi dei metalli dei fosfati e dei

carbonati aumenta lrsquoaggregazione

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Cationi come Si4+ Fe3+ Al3+ e Ca2+ stimolano la precipitazione di composti

organo-metallici e gels che funzionano da leganti Inoltre Ca2+ e Mg2+ fanno da

ponte tra le argille e SOC nei microaggregati

Infine le radici delle piante e le ife fungine rilasciano essudati che hanno azione

collante e aumentano la stabilitagrave degli aggregati

La struttura del suolo non egrave mai in una situazione statica bensigrave si trova in un

equilibrio dinamico Crsquoegrave un continuo turnover con formazione e rottura di

aggregati

I fattori di aggregazione assumono importanza diversa in base alle

caratteristiche pedologiche del suolo in esame Generalmente concorrono tutti

alla formazione della struttura ma come si puograve vedere dalla tabella 111 ogni

suolo ha un principale fattore di aggregazione

Tabella 1111 fattori principali di aggregazione per i diversi ordini di suolo (Bronick et al 2005)

11 La struttura del suolo e lrsquoerosione

La struttura limita lrsquoerosione (Barthegraves et al 1999 Barthegraves e Roose E 2002

Bronick e Lal R 2005)

In primis incrementa la porositagrave e conferisce al suolo una maggior capacitagrave di

infiltrazione che limita il flusso superficiale (runoff)

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Inoltre la vulnerabilitagrave allrsquoerosione egrave legata alla stabilitagrave degli aggregati Se non

sono resistenti si rompono facilmente in particelle di suolo e piccoli aggregati

durante gli eventi piovosi Questi andranno a formare la crosta superficiale

determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle (De Ploey e Poesen

1985 Le Bissonais 1996) Viceversa quando sono stabili resistono meglio

allrsquoazione battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso

di erosione

Il rapporto tra stabilitagrave degli aggregati ed erosione egrave ben rappresentato nel

lavoro di Barthegraves et al (1999) Lo studio su un Entisuolo in versante collinare

coltivato ad avena (Avena sativa L) Come evidenziato in figura 112 che

correlando la stabilitagrave degli aggregati alla profonditagrave di erosione e alla perdita di

suolo la profonditagrave di erosione e la perdita di suolo sono negativamente correlate

in modo significativo alla stabilitagrave dei macroaggregati sottolineando che

maggiore egrave la stabilita degli aggregati e minori sono erosione e perdita di suolo

Figura 112 correlazione tra indice di stabilitagrave dei macroaggregati e profonditagrave di erosione (mm) e

perdita di suolo (g m-2) Allrsquoaumentare della stabilitagrave dei macroaggregati diminuiscono i mm di suolo

erosi e la quantitagrave di sedimenti asportati

12 Tecniche agronomiche per migliorare la struttura

La coltivazione delle terre ha generalmente un effetto negativo sulla struttura

(Hamblin 1980 Angers e Mehuis 1989 Plante e McGill 2002)

La principale causa egrave la lavorazione del suolo che ha effetti sia diretti sia

indiretti Quelli diretti sono dovuti alla rottura degli aggregati provocata

dallrsquoazione meccanica degli attrezzi soprattutto se collegati alla presa di potenza

(frese erpici rotanti e trinciatrici)

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Quelli indiretti invece riguardano la diminuzione della sostanza organica

importante fattore di aggregazione dovuta alla maggiore aereazione del suolo e

alla minor attivitagrave biologica Lrsquoeffetto determinante della sostanza organica nel

migliorare la struttura egrave stato dimostrato in molti lavori Barthegraves et al (1999)

hanno trovato una correlazione positiva tra sostanza organica e stabilitagrave degli

aggregati

Ricerche specifiche hanno trovato una correlazione positiva (fig 121) tra

contenuto in sostanza organica e diametro medio degli aggregati (Chenu et al

2000 Bronick e Lal 2005)

Figura 121 correlazione tra diametro medio degli aggregati (MWD) e sostanza organica (SOC)

(Bronick e Lal 2005) Allrsquoaumentare della sostanza organica aumenta il diametro degli aggregati e

questo egrave un indice di aumento di struttura

Allrsquoaumentare della sostanza organica aumentano la stabilitagrave e la dimensione

degli aggregati quindi il grado di struttura

Da queste osservazioni si deduce che come principio generale per migliorare

la struttura bisogna ridurre il numero delle lavorazioni (minimum tillage) e favorire

lrsquoaumento della sostanza organica

13 Erosione nei vigneti e pratiche agronomiche protettive

In vigneto si riscontra sovente il problema dellrsquoerosione idrica

Dallrsquoanalisi di un database sulle misure dei tassi erosivi a medio termine (3-20

anni) riferiti a campi sperimentali con diversi usi del suolo situati in tutta

Europa ottenuti in condizioni di pioggia naturale egrave stato stabilito che la

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

viticoltura egrave la maggiore causa di perdita di suolo a livello europeo (Cerdan et al

2006) Studiando il rapporto tra viticoltura e perdita di suolo in una zona viticola

australiana egrave stato stimato che ad ogni bottiglia di vino prodotta corrispondono 3

kg di suolo persi (Loughran et al 2000)

In unrsquoarea viticola sperimentale piemontese sono stati misurati 70 t ha-1 anno-1

di suolo eroso (Tropeano 1983) mentre in un unico evento piovoso nel sud est

della Francia 34 t ha-1 (Wainwright 1996) e 22 t ha-1 anno-1 nel nord est della

Spagna (Usόn 1998)

Usando i ceppi di vite piugrave precisamente il punto drsquoinnesto (131) come indice

del livello del suolo al momento dellrsquoimpianto (Botanical benchmarcs) egrave stata

stimata per la zona viticola della Navarre (Spagna) unrsquoerosione media su scala

temporale multi-decennale di 25-30 t ha-1 anno-1 (Casaligrave et al 2009) Sempre

con lo stesso metodo ma in un bacino idrografico situato 60 km a ovest di

Montpellier (Peyne Francia) egrave stata stimata unrsquoerosione media multi-decennale

di 105 t ha-1 anno-1 (Paroissien et al 2010)

Figura 131 determinazione della perdita di suolo in vigneto su scala multi-decennale usando

come riferimento il punto drsquoinnesto (Paroissien et al 2010 Modificato) Il suolo perso egrave stimato in

base alla differenza di altezza tra il punto di innesto e lrsquoattuale livello del suolo

Le cause di tassi erosivi cosigrave alti sono diverse perograve possono essere ricondotte a

tre fattori principali

- climi caratterizzati da alta erosivitagrave delle piogge

- coltivazione in pendenza

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

- gestione del suolo

Clima e pendenza sono aspetti difficilmente modificabili e strettamente legati

alla produzione viticola soprattutto quella di qualitagrave (Eynard e Dalmasso 2002)

Sulla gestione del suolo ci sono invece ampi margini drsquointervento percheacute

sovente egrave impostata considerando solamente gli aspetti produttivi del vigneto

tralasciando quelli che riguardano la difesa del suolo dallrsquoerosione

In questo caso per gestione del suolo si vogliono intendere tutte le operazioni

inerenti la coltivazione della vite che hanno ricadute sullrsquoerosione sia dirette sia

indirette Si vuole cioegrave affrontare il problema con una visione piugrave olistica

Una delle operazioni colturali che piugrave influisce sullrsquoerosione egrave la lotta alle erbe

infestanti nellrsquointerfilare In vigneto si punta a limitarne lo sviluppo per evitare

che entrino in competizione con la vite Vengono a mancare cosigrave tutti gli effetti

positivi della copertura vegetale Il suolo egrave maggiormente esposto allrsquoazione

battente delle gocce drsquoacqua ed egrave minore lrsquoeffetto legante degli apparati radicali

Inoltre crsquoegrave un minor apporto di sostanza organica con la conseguente diminuzione

della stabilitagrave degli aggregati

Le tecniche usate per raggiungere questrsquoobbiettivo sono il diserbo totale la

lavorazione e la trinciatura

Studi sullrsquoerosione in vigneti situati nella Francia del sud vicino a Montpellier

hanno messo in luce che tra diserbo e lavorazione egrave il primo che causa la maggior

perdita di suolo (Raclot et al 2009) Questo percheacute favorisce la formazione di

crosta superficiale con diminuzione drsquoinfiltrazione e aumento del runoff mentre

la lavorazione accresce la rugositagrave superficiale migliorando lrsquoinfiltrazione e

contrastando il runoff Tuttavia anche nel caso della lavorazione convenzionale la

perdita di suolo egrave alta

La trinciatura ha un effetto meno drastico sul suolo percheacute non porta ad una

eliminazione totale del cotico erboso In questo caso gli apparati radicali

rimangono e il suolo egrave piugrave protetto Comunque va prestata attenzione al numero

di passaggi e alla profonditagrave di lavorazione percheacute questrsquooperazione agronomica

puograve causare effetti peggiori di lavorazione e diserbo Una trinciatura ldquobassardquo va a

colpire il primo strato di suolo (alcuni cm) provocando un forte compattamento

dato dagli organi rotanti (zappette coltelli mazzette) che battono sul suolo ad alta

velocitagrave e distrugge la struttura superficiale producendo particelle molto fini

Conseguentemente aumenta il runoff (diminuisce lrsquoinfiltrazione) le particelle fini

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

sono facilmente asportate e la perdita di suolo egrave alta I troppi passaggi

indeboliscono molto le essenze erbacee che diventano meno resistenti

disseccano facilmente e non garantiscono la copertura del suolo per tutto lrsquoanno

Un altro aspetto che influisce sullrsquoerosione egrave il compattamento superficiale

determinato dal transito delle trattrici Il loro peso comprime la struttura e le

particelle di suolo si avvicinano Diminuisce cosi la porositagrave (aumenta la densitagrave

apparente) lrsquoacqua srsquoinfiltra meno percheacute incontra una maggiore resistenza e

aumenta il runoff

In vigneto il numero di passaggi egrave inevitabilmente alto Oltre alla gestione

dellrsquointerfilare si effettuano i trattamenti fitosanitari (6-11 passaggianno) le

operazioni di gestione della chioma (2-3 passaggianno cimature e sfogliatura) le

concimazioni (1-2 passaggianno) lrsquoeliminazione delle infestanti sulla fila (1-2

passaggianno) e la lavorazione autunnale (1 passaggioanno)

Inoltre in casi di viticoltura ad elevato grado di meccanizzazione del vigneto si

aggiungono la potatura (1 passaggioanno) il palizzamento (1 passaggioanno) e

la vendemmia (1 passaggioanno) Frequentemente nel caso dei trattamenti

fitosanitari avviene il transito dei mezzi sul suolo subito dopo eventi piovosi

quando egrave ancora bagnato e molto suscettibile al compattamento

Il compattamento egrave anche legato alla gestione delle erbe infestanti percheacute la

presenza di un adeguato cotico erboso aumenterebbe la portanza del suolo sia

asciutto che bagnato riducendo il problema

Altri fattori della gestione del suolo del vigneto che possono influire

sullrsquoerosione oltre alla lavorazione egrave lrsquoorientamento dei filari Lrsquoorientamento dei

filari lungo la linea di massima pendenza (rittochino) favorisce lrsquoerosione mentre

se orientati perpendicolarmente alla linea di pendenza la attenuano

Un ulteriore aspetto che determina lrsquoaumento dellrsquoerosione egrave il decremento

delle concimazioni organiche a favore di quelle minerali Lrsquointroduzione di

sostanza organica favorirebbe la strutturazione tamponando le perdite mentre

senza questo apporto si ha invece una costante diminuzione di carbonio organico

Infine non bisogna dimenticare le operazioni di scasso e livellamento che

avvengono allrsquoimpianto del vigneto (fig132) Queste disturbano altamente il

suolo e ne aumentano la vulnerabilitagrave (Bozzoffi et al 1989)

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Figura 132 Erosione incanalata profonda (gully erosion) in un uliveto dopo livellamento e scasso

(foto Bozzofi - ISSDS)

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

2 Influenza della gestione del suolo sulla qualitagrave

della vite

I vigneti sono generalmente situati in colline predisposte allo scorrimento delle

acque e allrsquoerosione (Arnaez et al 2007)

Dagli anni lsquo60 a oggi abbiamo assistito a unrsquoevoluzione nella gestione del suolo

determinata da vari fattori quali la diffusione della meccanizzazione la necessitagrave

di contenimento dei costi un progressivo cambiamento nella gestione degli

equilibri vegeto-produttivi finalizzati a unrsquoottimizzazione della qualitagrave dellrsquouva e

infine una maggiore sensibilitagrave per le problematiche ambientali In particolare

negli ultimi anni si sta valorizzando lrsquoimportante ruolo dellrsquoagricoltura nel

preservare lrsquoequilibrio dellrsquoambiente e in questrsquoottica le tecniche di gestione del

suolo devono essere volte ad alterare il meno possibile la composizione (sostanza

organica fertilitagrave) la struttura e la biodiversitagrave naturale del suolo cosigrave da ridurne

la degradazione lerosione e il compattamento

In vigneto sono usati principalmente due sistemi

o la lavorazione

o la non lavorazione con gestione delle malerbe attraverso lrsquouso di

diserbanti

Un terzo sistema che cerca di riprodurre un sistema naturale egrave lrsquoinerbimento

spontaneo o artificiale dellrsquointerfilare

In un esperimento di tre anni nella zona dello Champagne Ballif e Herre (1986)

non hanno riscontrato differenze significative nelle perdite di suolo tra lavorato e

non lavorato-diserbato (300 g m-2y-1 contro 250 g m-2y-1) Lrsquoefficacia della

lavorazione rispetto alla non lavorazione abbinata al diserbo sulle caratteristiche

del suolo egrave di difficile interpretazione a causa di risultati spesso contrastanti

Alcuni autori sottolineano che la non lavorazione abbinata al diserbo produce

meno perdite di uno stesso suolo lavorato (Giraldez et al 1990 Bruggeman et

al 2005) mentre altri autori affermano il contrario (Gomez et al 2003 2004

Francia Martinez et al 2006)

Recenti studi hanno messo in evidenza come le lavorazioni possano velocizzare

i normali processi di erosione del suolo i quali comportano la perdita degli strati

con maggiore biodiversitagrave microbica ed anche piugrave ricchi di sostanza organica

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

(Van der Knijff et al 2000 Novara et al 2011) considerando che circa il 65

degli impianti viticoli italiani egrave dislocato in zone collinari questo fenomeno puograve

assumere entitagrave elevate

Inoltre nel vigneto gestito mediante tale pratica colturale lrsquoingresso delle

macchine operatrici in campo puograve avvenire solo se il terreno egrave asciutto per

limitare il rischio di compattazione e formazione di una suola di lavorazione

impermeabile causata dal loro passaggio su suolo bagnato o comunque non in

tempera che comporterebbe un aumento dei rischi di ristagno idrico (Ramazzotti

e Intrieri 2008)

Queste motivazioni hanno determinato la necessitagrave sia nei terreni declivi sia in

quelli di pianura di ricorrere a tecniche di gestione del suolo diverse dalle

lavorazioni La tecnica che si sta progressivamente diffondendo per la gestione del

suolo nella viticoltura italiana in alternativa alle lavorazioni tradizionali ed al

diserbo totale egrave rappresentata dallrsquoinerbimento Esso puograve essere condotto in

varie forme interfilare a filari alterni temporaneo spontaneo seminato (fig 21)

Un ulteriore aspetto positivo legato allrsquouso di tale tecnica colturale egrave dato dalla

limitazione dello sviluppo delle infestanti (Celette et al 2005) Nonostante i

vantaggi lrsquoinerbimento esercita nei confronti della vite una competizione idrica-

nutrizionale che a volte puograve risultare rilevante Il livello di tale competizione

dipende da numerosi fattori tra cui lrsquoandamento climatico in particolare

pluviometrico (entitagrave e distribuzione delle precipitazioni) i fabbisogni idrici del

vigneto la capacitagrave delle radici di ciascuna delle due specie (erbacea e arborea) di

assorbire lrsquoacqua dal suolo e le caratteristiche del suolo La vite in linea generale

non rappresenta un buon competitore nei confronti delle essenze erbacee

coltivate o infestanti a causa della bassa densitagrave del suo apparato radicale in

confronto a quello delle specie erbacee Lrsquoeffetto competitivo determinato

dallrsquoinerbimento a livello dellrsquoapparato vegetativo delle viti puograve determinare una

riduzione dello sviluppo dei germogli (Di Lorenzo et al 1999 Celette et al 2005

Tesic et al 2007) e dellrsquoarea fogliare delle piante con un conseguente

miglioramento del microclima della chioma e dello stato sanitario dei grappoli

anche se questrsquoultimo dipende principalmente dallrsquoandamento climatico

stagionale Come Pool et al (1995) hanno evidenziato il momento di maggior

competizione esercitata dalla presenza del cotico erboso sulla crescita dei

germogli egrave nel periodo successivo alla fioritura quando le esigenze idriche della

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

pianta risultano piugrave elevate poicheacute avvengono contemporaneamente processi di

sviluppo dellrsquoapparato vegetativo radicale e di crescita degli acini

Figura 21 inerbimento artificiale permanente (sopra) inerbimento spontaneo permanente(sotto)

La riduzione della produzione di uva (Scalabrelli et al 1999 Celette et al

2005) rilevata in viti gestite mediante lrsquoinerbimento del suolo viene generalmente

compensata da un suo miglioramento qualitativo (maturazione anticipata grado

zuccherino piugrave elevato) sebbene in misura variabile a seconda delle

caratteristiche del vigneto del tipo di inerbimento e della piovositagrave Il verificarsi di

piogge estive in qualche annata puograve uniformare infatti le condizioni in cui avviene

la maturazione riducendo cosi gli effetti positivi sopraelencati (Scalabrelli et al

1999)

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

La gestione del suolo puograve anche influire sulle caratteristiche dei vini in

particolare sugli aspetti aromatici sul contenuto di polifenoli e di azoto

prontamente assimilabile a disposizione dei lieviti e quindi sulle sue

caratteristiche sensoriali (Carbonnou et al 1986) In certi casi specialmente in

varietagrave a bacca bianca la competizione indotta dal suolo inerbito puograve comportare

unrsquoeccessiva riduzione della nutrizione azotata che porta a una diminuzione nei

mosti della presenza degli aromi (a causa di una minor concentrazione di

glutatione) e una difficolta dei lieviti a terminare la fermentazione a causa della

bassa concentrazione di azoto prontamente assimilabile (Debordieu 2005)

Lrsquoinerbimento egrave una tecnica di gestione del suolo raccomandata in aree viticole

caratterizzate da climi temperati da una buona disponibilitagrave idrica del suolo e da

una evapotraspirazione non elevata Anche in queste aree perograve si possono

verificare periodi in cui lrsquoevapotraspirazione supera la disponibilitagrave idrica del

suolo e in questi casi la presenza del prato potrebbe favorire lo sviluppo di stress

idrici delle viti (Lopes et al 2004)

Figura 22 gestione integrata

In aree viticole caratterizzate da lunghi periodi estivi siccitosi come ad esempio

quelle centro-meridionali del nostro Paese lrsquoapplicazione dellrsquoinerbimento

comporta infatti il rischio di unrsquoeccessiva competizione idrica nei confronti della

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

vite con eventuali conseguenze negative sul suo comportamento vegeto-produttivo

(De Palma et al 2008)

In queste situazioni si puograve ricorrere a tecniche di gestione del suolo che

sfruttino i vantaggi apportati dal cotico erboso riducendone al minimo gli effetti

negativi causati soprattutto da unrsquoeventuale mancanza di acqua e azoto Ad

esempio in tali zone si potrebbe ricorrere a un inerbimento a file alterne (figura

22) a un inerbimento temporaneo effettuato nel periodo autunno-invernale

allrsquouso di essenze erbacee poco competitive che entrino in dormienza durante il

periodo estivo o allrsquoutilizzo del diserbo chimico per disseccare la coltura erbacea

al momento opportuno

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

3 Influenza della gestione del vigneto sulla qualitagrave

del suolo

Lrsquoinerbimento influisce positivamente su importanti caratteristiche fisico-

meccaniche chimiche e biologiche del suolo mediante una serie di effetti tra loro

interagenti (Mattii e Ferrini 2005) Questa tecnica protegge il suolo dallrsquoerosione

riducendone le perdite fino a meno dellrsquo1 lrsquoanno (Scienza et al 1988 Fregoni

1998 Di Lorenzo et al 1999 Valenti et al 1999 Battany e Grismer 2000)

Lrsquoinerbimento contribuisce a ridurre lrsquoutilizzo degli erbicidi e di altri prodotti

chimici per il controllo delle malattie o insetti dannosi (conseguentemente ad un

equilibrio piugrave stabile dellrsquoagroecosistema) aumentando il valore aggiunto del

prodotto finale vista la richiesta sempre maggiore di prodotti rispettosi

dellrsquoambiente (Fregoni e Miravalle 1991)

Si ha anche unrsquoinfluenza sulla struttura grazie allrsquoeliminazione delle lavorazioni

ed ad una limitazione degli effetti negativi esercitati dallrsquoazione della pioggia

battente (Celette et al 2005) Inoltre il migliore stato di aggregazione delle

particelle del suolo rilevato nei suoli inerbiti determina un aumento della loro

permeabilitagrave rispetto a quelli lavorati (Morlat et al 1993) con conseguente

miglioramento del tasso di infiltrazione dellrsquoacqua nel terreno e riduzione della

erosione per scorrimento laminare che si origina quando lrsquointensitagrave della pioggia

supera la capacitagrave drsquoinfiltrazione del suolo (Di Lorenzo et al 1999) Lrsquoinerbimento

aumenta lrsquoapporto di sostanza organica al suolo (Morlat e Jacquet 1993) spesso

limitata nei vigneti ed accresce la sua possibilitagrave nel trattenere i nutrienti

mediante un miglioramento della capacitagrave di scambio cationico del suolo

favorendo cosigrave unrsquoattivitagrave microbica piugrave intensa (Warner 1999 Mitham 1999) ed

una maggiore disponibilitagrave di macro e micronutrienti per la vite Diventa quindi

importante valutare le dinamiche della SOM in funzione del ruolo che esse hanno

sulla stabilitagrave degli aggregati e sulla nutrizione vegetale

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

4 La sostanza organica del suolo

41 Sostanza organica indicatore di qualitagrave del suolo

Il concetto di qualitagrave del suolo egrave comparso nei primi anni lsquo90 e lutilizzo ufficiale

del termine egrave stato approvato dalla Soil Science Society of America Hoc

Committed on Soil Health (S-581 Carter et al 1997 Karlen et al 1997) Infatti

la qualitagrave del suolo egrave stata definita come ldquola capacitagrave del suolo di funzionare entro

i limiti di un ecosistema naturale o antropico per sostenere la produttivitagrave di piante

ed animali mantenere e migliorare la qualitagrave dellrsquoacqua e dellrsquoaria e sostenere la

salute e la dimora umanardquo Questa definizione puograve essere considerata quella piugrave

esaustiva (De Clerck et al 2003) poicheacute valuta contemporaneamente i tre aspetti

fondamentali delle caratteristiche del suolo la produttivitagrave biologica lrsquointerazione

del suolo con gli altri comparti ambientali e la salute di piante e animali

compreso lrsquouomo

La qualitagrave del suolo puograve essere distinta in qualitagrave intrinseca e in qualitagrave

dinamica La prima egrave una componente di qualitagrave del territorio (ad es tessitura

mineralogia ecc) determinata dai fattori pedogenetici come clima vegetazione

topografia e tempo mentre la seconda egrave fortemente influenzata dalla gestione del

suolo stesso ossia dalle interazioni tra la qualitagrave del suolo e le componenti

antropiche dellrsquoecosistema (Doran e Zeiss 2000) Quindi la qualitagrave dinamica del

suolo egrave intesa come tutte le modificazioni sia positive che negative subite dal

suolo a causa delle decisioni e degli interventi umani Ad esempio un intervento

di ricopertura vegetale puograve influire positivamente sul suolo aumentando il

contenuto di sostanza organica mentre una lavorazione intensiva puograve incidere

sul grado di compattazione del suolo riflettendosi negativamente sulla porositagrave

sui flussi di aria e di acqua del suolo e quindi sulla qualitagrave del suolo

Egrave noto che il suolo non puograve essere considerato una risorsa inesauribile ma

piuttosto una risorsa naturale non rinnovabile nella scala temporale umana

(Nortcliff 2002) Pertanto il suo eccessivo sfruttamento puograve determinare in taluni

casi anche in tempi piuttosto brevi fenomeni irreversibili di degrado La

comprensione dei processi che controllano la qualitagrave del suolo e quindi il suo

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

stato di salute egrave fondamentale per tutelare questa risorsa e per sviluppare sistemi

di gestione sostenibili

La qualitagrave del suolo non puograve essere misurata direttamente ma attraverso la

quantificazione di una serie di variabili (Karlen et al 1997) eo di indicatori tra

cui le caratteristiche fisiche (lavorabilitagrave compattazione llsquoaggregazione ecc) e

chimiche (es pH contenuto di sostanza organica ecc) del suolo Pertanto

misurare la qualitagrave del suolo comporta spesso la determinazione di uno o piugrave

indicatori eo di attributi la cui valenza dipende dalla capacitagrave di descrivere una

determinata funzione del suolo Una volta che una funzione del suolo egrave stata

stabilita egrave possibile identificare e caratterizzare i processi del suolo che la

descrivono (Carter et al 1997)

La sostanza organica del suolo (SOM) egrave considerata tra i piugrave importanti

indicatori di qualitagrave del suolo essendo associata piugrave di altri fattori ad un

complesso di interazioni tra fattori climatici pedologici caratteristiche delle

colture e gestione agronomica negli agro-ecosistemi (Powlson et al 1996)

La sostanza organica ha un ruolo determinante nellrsquoassicurare la buona qualitagrave

del suolo in quanto rappresenta un substrato nutritivo ed energetico per gli

organismi del suolo (Stevenson 1994) ed una fonte di nutrienti per le piante dal

momento che aumenta la capacitagrave di scambio cationico del suolo influenza la

biodegradabilitagrave la persistenza e la reattivitagrave di sostanze xenobiotiche noncheacute la

chelazione di elementi micronutritivi e la detossificazione da metalli pesanti

Inoltre garantisce una buona struttura del suolo per lrsquoaumento della porositagrave e

della stabilitagrave degli aggregati che si riflette in un buon drenaggio e aerazione

aumento della ritenzione idrica e riduzione dei fenomeni erosivi La presenza nel

suolo di sostanza organica umificata tende a conferire un colore scuro al suolo

modificando il bilancio termico del suolo

Tra i vari componenti del suolo la sostanza organica egrave senzrsquoaltro la piugrave reattiva

dal punto di vista chimico Ha unelevata superficie specifica (circa il 46 della

superficie specifica del suolo) interagisce con i metalli e con i minerali argillosi

agisce come scambiatore ionico e costituisce una riserva di azoto La sostanza

organica contiene inoltre tra il 20 e 80 del fosforo presente nel suolo e oltre il

90 dello zolfo totale nei suoli non calcarei Essa costituisce la fonte energetica

per i microrganismi autotrofi e per i batteri azotofissatori liberi favorisce lo

sviluppo delle radici (quindi le possibilitagrave nutritive della pianta) la fotosintesi e la

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

germinazione dei semi Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo

cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di ridurre gli effetti tossici di

metalli pesanti e pesticidi Oltre allestrema importanza come fonte di nutrienti

per il sistema vegetale la sostanza organica del suolo ha anche un ruolo

fondamentale come riserva di carbonio

La sostanza organica nel suolo include un insieme complesso di diversi

comparti che interagiscono tra loro e con comparti esterni al sistema suolo

attraverso meccanismi ancora poco conosciuti La sostanza organica del suolo egrave

costituita da tutti gli organismi viventi presenti incluse anche le sostanze da esso

sintetizzate noncheacute dai resti degli organismi morti nei vari stadi di

decomposizione Secondo il Glossary of Soil Science Terms egrave costituita da

o Biomasse vegetali animali e microbiche

o Necromasse integre o in fase di demolizione

Unitagrave molecolari semplici che si liberano dalle biomasse e dalle necromasse in

seguito a reazioni idrolitiche che interessano i polimeri della struttura cellulare

Molecole umiche o humus che si originano dalle biomasse e dalle necromasse

per effetto di una serie di reazioni di ossidazione ciclizzazione polimerizzazione e

policondensazione si presentano come sostanze amorfe di colore piugrave o meno

scuro

Per sostanza organica si intende quindi un insieme eterogeneo di molecole di

natura e di origine diversa facenti parte della componente del suolo non vivente

derivante dalllsquoattivitagrave microbica e dalle trasformazioni chimiche a cui queste

sostanze sono soggette (Hayes e Swift 1978)

In pedologia la sostanza organica egrave classificata in tipi classi e frazioni (Sequi

1991) La classificazione sui tipi egrave fatta in base allrsquoesame delle caratteristiche

morfologiche della sostanza organica quali alcune proprietagrave chimiche la

struttura il grado di saturazione lrsquoumificazione e la presenza di determinati

organismi viventi

La distinzione in classi egrave fatta prendendo in considerazione lo stadio di

evoluzione della sostanza organica Il limite tra le diverse classi non egrave ben

definito vista la sovrapposizione dei processi di decomposizione

Le classi sono le seguenti

Edaphon costituito dalla biomassa vivente quindi dagli organismi viventi

presenti nel suolo (apparati radicali microflora pedofauna etc)

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Biomassa morta non ancora decomposta come la lettiera nelle foreste e le

radici morte nei pascoli Nei suoli agrari i tipi di costituenti dipenderanno dalla

tecnica colturale adottata

Sostanze in via di trasformazione in cui egrave ancora visibile lrsquoorganizzazione dei

tessuti e delle cellule

Humus che deriva da una rielaborazione polimerizzazione e condensazione dei

composti organici

Ritroviamo queste quattro classi in tutti i suoli in cui egrave attivo un processo di

decomposizione e umificazione tuttavia a parte lrsquoedaphon non sono sempre di

facile identificazione (tranne che nei suoli forestali)

La sostanza organica in base alla stabilitagrave biochimica si puograve distinguere in

gruppi eterogenei di sostanze determinati attraverso i loro tempi di permanenza e

residenza nel suolo che vanno dai residui organici indecomposti arrivati al

terreno ai prodotti semplici della decomposizione che costituiscono la frazione

labile della sostanza organica fino alla frazione stabile costituita dagli accumuli

piugrave complessi di sostanze recalcitranti

Da un punto di vista chimico la sostanza organica si distingue in frazione

labile e in frazione stabile (humus) Inoltre una classificazione simile puograve essere

fatta in base alla velocitagrave di decomposizione della sostanza organica portando a

suddividere la stessa in due pool uno facilmente degradabile e lrsquoaltro abbastanza

resistente (Coleman et al 1983)

La frazione labile generalmente si rileva nella lettiera o nellrsquoorizzonte piugrave

superficiale dei suoli non lavorati le sostanze piugrave semplici (amminoacidi

zuccheri acidi organici mono e di-carbossilici) che la costituiscono hanno unrsquoalta

solubilitagrave nella soluzione del suolo e per questo sono prontamente disponibili

come fonte energetica per la flora microbica La componente piugrave rappresentativa

della frazione labile egrave rappresentata dai carboidrati che costituiscono fino al 25

della sostanza organica totale (Stevenson 1994) Invece le sostanze a piugrave alto

peso molecolare (proteine acidi nucleici e polisaccaridi) sono idrolizzate dai

microrganismi a composti semplici che sono successivamente utilizzati come

fonte di energia mentre cere grassi resine e lignine sono difficilmente attaccabili

dai microrganismi e pertanto persistono nel suolo per periodi piugrave lunghi

(Fiorentino 2005) La frazione stabile egrave rappresentata dalla componente umificata

della sostanza organica la cui percentuale sul totale della materia organica

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

presente puograve arrivare fino al 65 con un tempo di residenza medio che varia a

seconda degli ecosistemi da alcune decine a diverse centinaia dlsquoanni (Fiorentino

2005) Questa frazione egrave in stretta correlazione con la frazione labile essendo

direttamente coinvolta nei processi di accumulo dinamica e stabilizzazione della

sostanza organica stessa (Piccolo 1996)

42 Effetto della gestione del suolo sulla sostanza

organica del suolo

La sostanza organica egrave presente nel suolo in quantitagrave differente a seconda

dellrsquouso e della gestione del suolo La gestione intensiva del suolo nei sistemi

agrari convenzionali influisce sul ciclo della sostanza organica determinando uno

sbilanciamento verso la fase di mineralizzazione e di consumo piuttosto che verso

la fase di umificazione o accumulo

In tabella 421 egrave riportata la classificazione dei suoli coltivati in funzione della

dotazione in sostanza organica e della classe tessiturale

Tabella 4241 Classificazione dei suoli coltivati in funzione della dotazione in so e classe

tessiturale

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del terreno determina una modifica degli equilibri tra

mineralizzazione e umificazione che portano ad un incremento del tenore di

sostanza organica del suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario

lrsquointensificazione colturale provoca una riduzione dei processi di accumulo

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

solitamente con una dinamica piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con

lrsquointroduzione di pratiche conservative

Il cambiamento delle pratiche colturali verso sistemi maggiormente conservativi

della fertilitagrave del suolo determina una modifica degli equilibri tra mineralizzazione

e umificazione che portano ad un incremento del tenore di sostanza organica del

suolo anche se in tempi piuttosto lunghi Al contrario lrsquointensificazione colturale

provoca una riduzione dei processi di accumulo solitamente con una dinamica

piugrave rapida rispetto a quella che si osserva con la introduzione di pratiche

conservative

Figura 421 Evoluzione del tenore di sostanza organica in un terreno naturale posto in

coltivazione (Perelli 1987) In condizioni ordinarie (linea 1) il tenore di sostanza organica tende ad

assestarsi attorno ad un valore piugrave basso Se la coltivazione induce forti squilibri (linea 2) si puograve

avere in tempi piugrave o meno lunghi lrsquoisterilimento del suolo Nel caso di fattori negativi che prendono

il sopravvento dopo un certo numero di anni (linea 3) si ha un crollo totale della fertilitagrave

Nei sistemi agrari caratterizzati da colture prative o comunque dalla

coltivazione di specie con un cotico erboso permanente egrave presente uno strato

radicale diviso in tre piani ossia il piano delle radici fittonanti che esplorano gli

strati piugrave profondi quello delle graminacee a radice fascicolata e quello delle

graminacee rizomatose che favoriscono lrsquoelaborazione di composti umici che

cementano le particelle del suolo favorendo la creazione di una struttura

aggregata La presenza costante di queste piante permette un rifornimento

continuo di escrezioni e residui vegetali utilizzati dalle popolazioni microbiche per

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

la produzione di composti umici In questi terreni il tenore di sostanza organica egrave

piugrave alto negli strati superficiali e si riduce lungo il profilo del terreno Gli

aggregati che si formano sono piugrave porosi e piugrave stabili a causa dellrsquoalto contenuto

di sostanza organica presente

Nei terreni lavorati la rimozione totale o parziale della copertura vegetale

influenza il bilancio della sostanza organica presente nel terreno in quanto ne

provoca una drastica riduzione Quando un suolo in condizioni naturali viene

disturbato con lrsquoavvio di attivitagrave agricole usualmente si ha una riduzione della

deposizione di materiale organico al suolo in quanto una parte o lrsquointera

biomassa sono rimosse durante la raccolta con un conseguente declino del

contenuto di C organico Studi eseguiti da Campbell e Souster (1982) hanno

mostrato come in un terreno vergine arato per 50 anni si aveva una riduzione dal

25 al 50 del tenore di sostanza organica

Le lavorazioni del suolo distruggono i macroaggregati (con maggiori perdite di

humus per mineralizzazione) rimescolano gli orizzonti superficiali con una

distribuzione omogenea della sostanza organica nello strato lavorato riducono la

densitagrave apparente e alterano la temperatura del suolo Inoltre i primi centimetri

disseccano piugrave rapidamente rispetto ad un suolo non lavorato in questo caso

dopo ogni reidratazione si ha unlsquointensa attivitagrave biologica che puograve durare qualche

giorno (Van Schreven 1968) e che quindi favoriragrave la mineralizzazione della

sostanza organica Inoltre si ha una maggiore rottura degli aggregati che sono

cementati dalle sostanze umiche (Allison 1973)

In questi agro-ecosistemi lrsquoasportazione totale della biomassa vegetale prodotta

porta ad una maggiore sensibilitagrave del suolo alllsquoerosione idrica ed eolica Le

lavorazioni provocano una maggiore porositagrave del suolo il che migliora gli scambi

gassosi promuovendo la decomposizione della sostanza organica da parte dei

microrganismi del suolo

La conversione da ecosistemi naturali ad antropizzati e la suscettibilitagrave del

suolo ad essere sottoposto a processi degradativi possono portare alla perdita di

parte della SOM con un conseguente rilascio di CO2 ed altri gas che

contribuiscono allrsquoeffetto serra Calcolando la quantitagrave di C perso dai suoli si puograve

stimare quanto il sistema sia in grado di sequestrarne prima di giungere ad un

livello di saturazione (fig 422)

Lrsquouso di tecniche agronomiche che sostengono la qualitagrave del suolo quali la non

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

lavorazione o la lavorazione ridotta le colture di copertura la gestione

integrata dei nutrienti che vede la combinazione tra lrsquoapporto minerale e quello

da ammendanti organici sembra essere una strategia per innalzare il tenore di

SOM valido contributo per lrsquoaccumulo di C globale

Figura 422 Perdita di SOC (soil organic carbon) e capacitagrave di accumulo in funzione del tipo e uso

del suolo clima e gestione agraria (Lal 2008)

Diversi studi hanno mostrato un aumento del C legato allrsquoapporto di materiale

organico lrsquointroduzione di leguminose e di colture di copertura e lrsquoaggiunta di

letame e di altri fertilizzanti (Haetrwing e Ammon 2002) aumentano i livelli di C e

sono le pratiche agricole piugrave diffuse Comunque tali effetti sono visibili solo nel

caso di suoli non saturi per contenuto di C infatti quando un suolo raggiunge la

capacitagrave massima di stabilizzare C immissioni aggiuntive di C non verrebbero

stabilizzate come SOM (Paustian et al 1997 Six et al 2002)

43 La stabilizzazione della SOM la costituzione degli

aggregati

Il tenore della SOM dipende non solo dalla quantitagrave di C immesso ma anche

dalle dinamiche degli aggregati che trattenendo e proteggendo al loro interno la

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

sostanza organica permettono il sequestro di C (Tisdall e Oades 1982 Jastrow

1996 Six et al 1998)

Gli aggregati si formano nel suolo quando le particelle primarie (sabbia limo ed

argilla) si legano tra loro per effetto di composti organici e agenti inorganici

cementanti il grado di aderenza di queste particelle dipendente dalla natura

della sostanza organica e dalla mineralogia delle argille determina il grado di

stabilitagrave degli aggregati ossia la loro resistenza alla rottura Lrsquoorganizzazione degli

aggregati e degli spazi porosi tra di loro costituisce la struttura del suolo

controllando il movimento dellrsquoacqua e dellrsquoaria influenzando la resistenza e la

stabilitagrave del suolo oltre alla complessiva qualitagrave dello stesso per la crescita delle

piante e lrsquoimmagazzinamento del C (Lal 2008)

Essendo lrsquoaggregazione del suolo il nucleo dei principali meccanismi che

portano allrsquoaccumulo di C la comprensione di come un aggregato incameri ed

interagisca con la SOM egrave essenziale per sviluppare sistemi di gestione mirati ad

innalzare il livello di C nel suolo (Lal 2008) La quantitagrave di residui delle piante ed

il grado di decomposizione della SOM sono fattori chiave nella formazione e

stabilizzazione della struttura degli aggregati (Haynes e Beare 1997) La natura e

le proprietagrave degli aggregati sono quindi determinate dalla quantitagrave e dalla qualitagrave

dei residui grossolani e dei composti umici e dal grado della loro interazione con

le particelle del suolo (Jastrow et al 1998)

Le radici delle piante ed i loro residui sono lo scheletro organico primario per

collegare assieme le particelle del suolo e costruire gli aggregati (Blanco-Quanqui

e Lal 2008) Con il procedere della decomposizione della materia organica le

particelle organiche piugrave fini si associano con la matrice del suolo per formare

aggregati di diversa dimensione e struttura portando ad unimmobilizzazione di

C

Vista la complessitagrave della dinamica della SOM nel suolo molti studi hanno

misurato il contenuto di C non solo nel suolo ma anche negli aggregati di diversa

dimensione Gli aggregati infatti non solo proteggono fisicamente la SOM ma

influenzano anche la struttura della comunitagrave microbica (Hattori 1988)

determinano lrsquoassorbimento ed il rilascio di nutrienti (Linquist et al 1997) e

riducono lrsquoerosione (Barthes e Roose 2002) Tutti questi fenomeni influenzano

fortemente la dinamica della SOM ed il ciclo dei nutrienti

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Il primo modello che cercograve di spiegare la relazione tra aggregati e SOM fu quello

di Emerson (1959) che descrisse come un ldquogrumordquo del suolo fosse costituito da

pezzetti di argille orientate e da particelle di quarzo Secondo questo modello la

SOM poteva aumentare la stabilitagrave di un ldquogrumordquo legando assieme le argille con le

particelle di quarzo Sempre Emerson (1977) spiegograve che la quantitagrave di SOM

protetta egrave proporzionale allrsquoarea superficiale delle argille in quanto solo uno

strato di SOM puograve essere associato con la superficie del minerale

Edwards e Bremmer (1967) presentarono la teoria di formazione dei

microaggregati secondo la quale la loro formazione derivava da reazioni tra

sostanza organica metalli polivalenti ed argille elettricamente neutre In questo

modello gli unici aggregati altamente stabili sono i microaggregati (lt250 microm) di

dimensioni pari alla sabbia fine ed al limo costituiti da complessi di particelle

argillose metalli polivalenti (Fe2+ Al3+ Ca2+) e complessi organometallici Inoltre

gli Autori sostennero che la sostanza organica complessata allrsquointerno dei

microaggregati sarebbe inaccessibile ai microorganismi e fisicamente protetta

Tisdall e Oades (1982) presentarono la teoria gerarchica degli aggregati

postulando che esistono differenti agenti leganti (transienti temporanei

permanenti) che agiscono a differenti stadi gerarchici sullrsquoaggregazione Le

particelle primarie del suolo libere da legami e gli aggregati di dimensione pari al

limo (lt20 microm) vengono legati assieme in microaggregati (20-250 microm) da agenti

leganti persistenti (es SOM e complessi metallici polivalenti) da ossidi e da

alluminosilicati Questi microaggregati stabili a loro volta sono organizzati in

macroaggregati (gt250 microm) e legati da legami temporanei (es ife fungine e radici) e

da legami transienti (es polisaccaridi di origine microbica e vegetale) Seguendo

questo ordine gerarchico degli aggregati e dei loro agenti leganti la stabilitagrave dei

microaggregati risulta essere maggiore e meno dipendente dalla gestione

agronomica rispetto alla stabilitagrave dei macroaggregati

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Figura 431 Distribuzione ed evoluzione degli aggregati

secondo Tisdall e Oades (1982) e Oades (1984)

Dopo la pubblicazione della teoria gerarchica degli aggregati nel 1984 Oades

formulograve una nuova ipotesi di formazione degli aggregati che col tempo si

dimostrograve rivoluzionaria Nella teoria gerarchica di Tisdall e Oades (1982) era

sottinteso che gli aggregati si formano in modo sequenziale i microaggregati sono

formati inizialmente come liberi e solo successivamente fungono da basi per la

costituzione dei macroaggregati (fig 431)

Oades (1984) affermograve che le radici e le ife tenendo assieme i macroaggregati

creano i nuclei responsabili della formazione dei microaggregati allrsquointerno dei

macroaggregati

Essendo le ife agenti leganti temporanei esse non sono persistenti e si

decompongono in frammenti Questi frammenti rivestiti con mucillagini prodotte

durante la decomposizione si incrostano con argille portando ad un inizio di

formazione di un microaggregato allrsquointerno di un macroaggregato

Elliot (1986) testograve il modello gerarchico degli aggregati (Oades 1984) per alcuni

suoli coperti a prato del Nord America e applicograve la teoria gerarchica per spiegare

la perdita di SOM dovuta alla coltivazione Come diretta conseguenza della teoria

secondo la quale i microaggregati sono legati assieme dalla SOM allrsquointerno dei

macroaggregati Elliott (1986) ipotizzograve che i macroaggregati contengano SOM piugrave

labile e meno complessa rispetto ai microaggregati e che questo materiale vada

perso con la lavorazione dimostrando ed identificando per la prima volta il

legame diretto tra disturbo dovuto allrsquoagricoltura diminuzione dellrsquoaggregazione e

perdita di SOM labile

Lrsquoesistenza di una gerarchia degli aggregati in un suolo egrave supportata da due

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

osservazioni

crsquoegrave un aumento del contenuto di C con lrsquoaumento della classe dimensionale

degli aggregati

crsquoegrave un piugrave elevato contenuto di nuovo e piugrave labile C (es con un piugrave elevato

rapporto CN) nei macroaggregati rispetto ai microaggregati (Oades 1984)

Oades e Waters (1991) aggiunsero una terza osservazione alle due enunciate da

Elliott per sostenere la teoria gerarchica degli aggregati Essi sostennero che in

un particolare suolo dove si osserva una gerarchia degli aggregati i

macroaggregati prima di dissociarsi in particelle primarie si rompono in

microaggregati come se venisse applicato al suolo un gradiente crescente di

energia dispersiva Gli Autori conclusero che la teoria vale per suoli dove la

formazione degli aggregati e la loro stabilizzazione sono collegati alla SOM Non egrave

confermata invece in suoli ricchi di ossidi (Oxisol) dove al posto dei materiali

organici gli ossidi che sono i principali agenti leganti diminuiscono lrsquoespressione

di una gerarchia degli aggregati Six et al (1998) identificarono quattro stadi

dinamici dei macroaggregati nel suolo la formazione di microaggregati e la

stabilizzazione del C nei microaggregati La loro teoria afferma che la

macroaggregazione egrave stabilizzata da residui vegetali freschi grossolani e radici e

da fine SOM tra gli aggregati Le particelle organiche piugrave fini e piugrave degradate sono

sequestrate nei microaggregati formatisi allrsquointerno dei macroaggregati Sempre

Six et al (1998) spiegarono anche che il disturbo antropico su un suolo (es la

lavorazione del suolo) puograve influenzare la stabilizzazione del C negli aggregati per

la relazione trovata tra il C perso e lrsquoaumento del ciclo dei macroaggregati

Lrsquoeffetto del disturbo egrave un aumento del ciclo dei macroaggregati che porta ad

unrsquoinibizione della formazione di microaggregati tra i macro e di conseguenza ad

una riduzione dellrsquoimmagazzinamento di C tra i microaggregati nel lungo periodo

Gli Autori riportano che la quantitagrave di macro e microaggregati presenti nel suolo

la loro stabilizzazione e degradazione sono direttamente collegate al C della SOM

Successivamente allrsquointroduzione di residui freschi nel suolo i funghi ed altri

microrganismi che producono mucillagini utilizzando il C che egrave facilmente

disponibile portano alla formazione di macroaggregati attorno alla SOM

grossolana presente allrsquointerno degli stessi (iPOM gt250 microm) La iPOM egrave

conseguentemente decomposta e frammentata in POM piugrave fine (fine iPOM)

Questrsquoultima associata alle mucillagini dei funghi si incrosta con i minerali per

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

formare nuclei organici stabilizzati che originano i nuovi microaggregati nei

macro Lrsquoultima parte del processo che vede la formazione dei microaggregati

subisce unrsquointerruzione se il turnover dei macroaggregati egrave accelerato dalla

presenza di un disturbo al suolo

Sintetizzando i principali processi che interessano la formazione degli

aggregati ed il sequestro di carbonio sono

esiste un ordine gerarchico degli aggregati in suoli dove la SOM egrave il

principale agente legante

i microaggregati si formano nei macroaggregati

la SOM che deriva dalle radici e dai residui vegetali svolge un ruolo

importante nella dinamica degli aggregati

lrsquoattivitagrave della parte biotica del suolo svolge un ruolo decisivo nella

formazione dei macro e dei microaggregati

la SOM egrave prevalentemente stabilizzata in microaggregati stabili

i cambiamenti del turnover dei macroaggregati influenzano la

stabilizzazione della SOM in relazione al tipo di suolo e al grado di

disturbo

44 Distribuzione del carbonio e tempo di residenza negli

aggregati

La distribuzione del C tra gli aggregati non egrave prevedibile in quanto

assolutamente eterogenea non solo tra terreni diversi ma anche allrsquointerno dello

stesso tipo di suolo Essa infatti varia con il tempo e lo spazio in relazione alla

vegetazione alla gestione ed al tipo di suolo (Beare et al 1995 Six et al 1999)

Nei macroaggregati la concentrazione di C nello stesso suolo puograve variare con

differenti gestioni agronomiche (Puget et al 1995) Beare et al (1995) mostrarono

che i macroaggregati riescono a immagazzinare il 61 di C in un regime di non

lavorazione e il 58 con lavorazione tradizionale Questi Autori osservarono che i

macroaggregati immagazzinano il 25 della SOM in terreni non lavorati e il 20

con pratiche tradizionali di lavorazione La coltivazione quindi riduce

lrsquoammontare della SOM negli aggregati di piugrave rispetto alla frazione organica legata

alle particelle minerali (Six et al 2000)

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

La distribuzione del C negli aggregati varia anche rispetto alla classe tessiturale

dei suoli suoli argillosi infatti presentano spesso i piugrave alti contenuti di C

(Hassink 1995)

Come giagrave detto in precedenza il turnover degli aggregati e la distribuzione del C

allrsquointerno di essi influenzano lrsquoaccumulo di C nel suolo Ciograve egrave legato ad una

protezione fisica che avviene con lrsquointrappolamento delle sostanze organiche nei

macro e nei microaggregati e una chimica legata sia alla recalcitranza delle

molecole organiche alla mineralizzazione sia a interazioni chimiche specifiche con

la fase minerale del suolo

I meccanismi drsquointerazione fisico-chimici definiscono la capacitagrave massima di

sequestro del C in un suolo (Jastrow e Miller 1998 Six et al 2002)

Lrsquoincrostazione della SOM nel centro dei microaggregati egrave la principale via che

porta al sequestro di C (Tisdall e Oades 1982) questo processo infatti preserva

la SOM dalla decomposizione fisica e chimica dallrsquoattivitagrave microbica e consente il

sequestro di C Avviene come un reciproco scambio il C protetto stabilizza i

microaggregati e nello stesso tempo i microaggregati proteggono il C dai processi

microbici (Six et al 2000)

Per la natura complessa della SOM il tempo di residenza del C puograve variare da

qualche minuto a centinaia di anni Il tempo di residenza della sostanza organica

labile varia da poche settimane fino ad alcuni anni se legata alle particelle di limo

e argilla per composti organici piugrave stabili invece egrave stato calcolato un tempo

attorno ai 400 anni nel limo e 1000 anni nelle argille Sono state anche osservate

variazioni stagionali della stabilitagrave degli aggregati (Caron et al 1992c Mulla et

al 1992 Lehrsch e Jolley 1992) La variazione temporale della SOM egrave legata

alla stabilitagrave degli aggregati che egrave influenzata da molti fattori come le lavorazioni

(Schjonning e Rasmussen 1989) il clima (Coote et al 1988 Stefanson 1968) e

lrsquoattivitagrave biologica (Metting 1987 Perfect et al 1990)

In aggiunta il tempo di residenza del SOC nei macro e microaggregati varia in

base al tipo di attrazione fisico-chimica che si crea tra le particelle organiche e i

minerali ed anche in base alla collocazione degli agenti leganti allrsquointerno degli

aggregati Il tempo di residenza egrave legato anche alla dimensione degli aggregati egrave

stato osservato il prolungamento con il diminuire della dimensione (Six et al

2000) Molti studi hanno dimostrato che il C protetto nei microaggregati essendo

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

caratterizzato da unrsquoelevata recalcitranza con un ricambio estremamente basso

risulta ben protetto (Tisdall e Oades 1982)

Tuttavia una completa comprensione di tutti i meccanismi di protezione

coinvolti ed il tempo di residenza del C nei macro e microaggregati non egrave ancora

raggiunta (Six et al 2000)

45 Determinazione della distribuzione del carbonio negli

aggregati

Mentre esistono numerosi e ben sviluppati metodi per quantificare il C su

materiali biologici le tecniche per indagare le modalitagrave di distribuzione di questo

elemento tra i diversi aggregati sono relativamente poche e condizionano il

risultato finale Di conseguenza lrsquoattenta scelta di un metodo egrave condizione

necessaria per trarre informazioni utili a comprendere la relazione tra struttura

del suolo e SOM Tra i principali metodi di frazionamento fisico degli aggregati si

ricorda quello eseguito con tecniche di setacciatura umida o secca che vedono

lrsquoutilizzo di setacci per suolo caratterizzati da maglie di diversa dimensione in

presenza o in assenza di acqua La scelta dellrsquouna o dellrsquoaltra tecnica noncheacute di

eventuali trattamenti da eseguirsi sul campione di suolo prima della loro

applicazione (es per la setacciatura umida preimmersione in acqua utilizzo di

sostanze chimiche disgreganti) avviene in funzione del tipo drsquoindagine che si

vuole condurre Gale et al (2000) hanno dimostrato come i pretrattamenti

influenzino la distribuzione del C in essi contenuto

Il frazionamento densimetrico (Greenland e Ford 1964 Sollins et al 1999 Cerli

et al 2012) egrave usato per separare la sostanza organica nei differenti gradi di

associazione con i minerali sfruttando la diversitagrave della densitagrave tra i minerali del

suolo (da 25-30 fino a 53 g cm-3 per gli ossidi di ferro) ed i materiali organici

(14 gcm-3) (tab 451) I residui vegetali relativamente liberi dalla parte minerale

possono essere isolati per galleggiamento in un liquido con una densitagrave tra 16 e

18 gcm-3 (figura 9) Questa frazione egrave chiamata frazione leggera o libera fPOM

la frazione che rimane legata alla fase minerale egrave chiamata frazione pesante o

high-density fraction (HF) (fig 451)

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Tabella 451 Componenti del suolo e relative densitagrave Celi et al (2011)

La quantitagrave di LF dipende dalle specie vegetali presenti (Wander e Yang 2000)

dalla stagione e dalle variazioni climatiche (Spycher et al 1983) ed egrave

unrsquoimportante riserva di carbonio e nutrienti dellrsquoecosistema Le differenze

morfologiche e di composizione chimica tra LF ed HF sono elevate un semplice

indice che lo dimostra egrave il rapporto CN Golchin et al (1994) svilupparono una

tecnica che separando i componenti a bassa densitagrave dalla frazione minerale e

applicando successivamente energia sotto forma di ultrasuoni per distruggere gli

aggregati e i legami tra frammenti organici e particelle minerali in un liquido

denso (16 g cm-3) riusciva ad isolare tre frazioni

Figura 451 Diagramma schematico delle tre frazioni ottenute con la separazione densimetrica

e lapplicazione della sonicazione (Golchin et al 1994)

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

La parte isolata inizialmente per galleggiamento libera da legami con i minerali

e non occlusa allrsquointerno di aggregati egrave chiamata fPOM (free particolar organic

matter equivalente a LF) In letteratura la frazione a bassa densitagrave liberata

attraverso la sonicazione egrave considerata come quella occlusa dalle particelle

minerali del suolo e prende diversi nomi ldquooccluded LFrdquo ldquoaggregate-protected LFrdquo o

ldquointra-aggregate POMrdquo In questo lavoro verragrave chiamata oPOM (occluded

particolar organic matter) LrsquoHF egrave invece chiamata MOM e corrisponde ai

microaggregati

Basandosi su differenti analisi al microscopio elettronico e attraverso la

risonanza magnetica nucleare C13 NMR in diversi suoli australiani Golchin et al

(1994) hanno ipotizzato che lrsquooPOM egrave il risultato della frammentazione e

degradazione della fPOM (soprattutto come degradazione dei carboidrati) ed in

associazione con le particelle minerali (aggregati) attraverso il metabolismo

microbico I polisaccaridi extracellulari di origine microbica giocano un

importante ruolo nellrsquoaggregazione (Chenu 1995 Lynch e Bragg 1985)

In aggiunta a questo fenomeno sono osservabili cuticole di argilla in frammenti

di piante durante la decomposizione (Wada e Kanazawa 1970) Cosigrave lrsquooPOM puograve

essere presente in aggregati costituiti da un nucleo organico inizialmente questo

viene colonizzato dai microrganismi e successivamente occluso o rivestito dalle

parti minerali (Golchin et al 1994) Questo nucleo egrave quindi il centro dellrsquoattivitagrave

microbica con il proseguire della demolizione e del ldquoconsumordquo di questa fonte di

nutrienti la popolazione microbica puograve diminuire e gli aggregati collassare a

causa della mancanza di sostanze che fungano da legante tra le parti minerali

(Golchin et al 1994)

La sonicazione egrave utilizzata in numerosi studi per capire la dinamica della SOM

al variare delle pratiche colturali (Wander e Yang 2000) dellrsquoutilizzo del suolo

(Lima et al 2006 Marin-Spiotta et al 2008) ed i fattori di formazione del suolo

(Baisden et al 2002 Rasmussen et al 2005 Wagai et al 2008) Questi studi

hanno dimostrato come esista unrsquoimportante differenza nella composizione

chimica e fisica tra le tre fasi in funzione della tipologia di suolo

La dimensione dei frammenti vegetali nella oPOM egrave generalmente compresa tra

i 10 ed i 100 microm (Golchin et al 1994 Wagai et al 2008) Se comparata con la

fPOM sembra che nellrsquooPOM ci sia un accumulo maggiore di spore e pollini

(Golchin et al 1994a Wagai et al 2008) Lrsquoaccumulo di queste e di altre sostanze

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

allrsquointerno degli aggregati sembra piugrave legata alla recalcitranza delle molecole

ritrovate piuttosto che alla preservazione dellrsquoattacco microbico La frazione

libera isolata in campioni di suoli forestali puograve essere ricoperta da una fine

cuticola minerale Queste osservazioni visive sono supportate da una minore

concentrazione di C in fPOM rispetto ad oPOM (Wagai et al 2008) La

concentrazione di C in fPOM varia solitamente tra il 17 ed il 36 e in oPOM e

MOM tra il 30 ed il 51 (figura 10) Visto il fattore di conversione di 1724 (fattore

di Van Bemmelen) si puograve dire che la sostanza organica varia allrsquoincirca tra il 30

ed il 70 in peso e che la restante parte egrave costituita da minerali a cui egrave

associata

Secondo le attuali conoscenze il rapporto CN diminuisce da fPOM a oPOM

percheacute durante la degradazione il carbonio egrave ossidato dagli organismi eterotrofi

mentre lrsquoazoto egrave relativamente conservato nella biomassa microbica Negli studi

densimetrici reperibili in letteratura la maggior parte dei suoli hanno un elevato

rapporto CN in oPOM (327 plusmn 196) rispetto a fPOM (28 plusmn 144) con differenze di

anche 10-20 unitagrave tra campioni dello stesso suolo Il rapporto CN diminuisce

ulteriormente in MOM (135 plusmn 48)

Questo indica che questa frazione dopo la sonicazione egrave composta per la

maggior parte da metaboliti microbici (peptidi proteine) caratterizzati da un CN

compreso tra il 4 ed il 7 legato con piccole parti di frazioni vegetali aventi alto

rapporto CN eo da materiale altamente ossidato e che ha quindi raggiunto un

basso CN Suoli acidi forestali tendono ad avere un maggior rapporto CN

nellrsquooPOM rispetto ai suoli agricoli questo si potrebbe spiegare con la maggiore

diversitagrave della composizione chimica delle specie forestali (Kramer et al 2004)

rispetto alle specie vegetali diffuse nei suoli agricoli (Koumllbl e Koumlgel-Knabner 2004)

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Figura 452 Vecchio e nuovo modello della dinamica del C (Wagai et al 2008)

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

5 Scopo del lavoro

I vigneti sono spesso situati in aree collinari predisposte allrsquoerosione

I parametri che determinano lrsquoentitagrave dellrsquoasporto di suolo sono lrsquoerosivitagrave delle

piogge lrsquoerodibilitagrave del suolo la topografia la vegetazione e il tipo di gestione

Lrsquoutilizzo di pratiche agronomiche attuate solo per ottenere il miglior prodotto

possibile spesso non tengono conto degli effetti collaterali negativi che queste

possono avere nei confronti dellrsquoerosione Certe pratiche in determinati suoli

possono influenzare sfavorevolmente le caratteristiche fisiche ed idrologiche

aumentando gli effetti dellrsquoerosione

Le implicazioni possono essere piugrave gravi nel lungo periodo percheacute oltre alla

perdita di ingenti quantitagrave di suolo si ha la riduzione delle proprietagrave chimiche

fisiche e biologiche che sono alla base della nutrizione vegetale e che vengono

garantite da una maggiore protezione degli orizzonti superficiali del suolo

Obbiettivo del lavoro egrave quello di mostrare lrsquoeffetto della gestione del suolo Il

ruolo che puograve avere sulla SOM nelle dinamiche drsquoaggregazione e di stabilitagrave degli

aggregati

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

6 Materiali e metodi

61 Sito sperimentale

Le prove sono state svolte nei vigneti del centro sperimentale vitivinicolo della

Regione Piemonte ldquoTenuta Cannonardquo a Carpeneto (AL) (fig 611)

Figura 611 Localizzazione geografica Tenuta Cannona

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

62 Caratteristiche meteorologiche e climatologiche

La Tenuta Cannona egrave situata nellrsquoareale collinare sud-orientale piemontese ed

egrave compresa tra le aree padane e i rilievi appenninici di confine con la Liguria

Questa posizione dagrave origine a caratteristiche climatiche di transizione tra quelle

tipiche padane e quelli litoranee La stagione estiva egrave dominata dallrsquoanticiclone

delle Azzorre che da origine a temperature di rilievo mentre nel corso della

stagione invernale possono pervenire correnti fredde convogliate dallrsquoespansione

dellrsquoanticiclone Russo-Siberiano che fanno scendere le colonnine di mercurio ai

valori minimi assoluti della serie Gli apporti piovosi sono concentrati in autunno

e primavera

Le informazioni sullrsquoinquadramento climatico sono state effettuate da uno

studio sullrsquoarea utilizzando i dati meteorologici delle capannine del centro

sperimentale (Spanna et al 2003)

621 Precipitazioni e temperature atmosferiche

Le caratteristiche termiche descrivono lrsquoarea come una zona dal clima

relativamente mite e temperato senza oscillazioni estreme tra la stagione calda e

quella fredda

La temperatura media annua egrave 131 degC mentre la media delle minime egrave 89 degC

e quella delle massime egrave 182 degC (Spanna et al 2003)

La media annua per il 2012 delle precipitazioni egrave di 748 mm (fig6211)

Figura 6211Distribuzione mensile delle piogge (Regione Piemonte-Sezione di Agrometeorologia)

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Nella distribuzione annuale delle piogge (fig 6211) si riscontra la classica

presenza di un picco primaverile e di uno autunnale ma a differenza delle altre

aree piemontesi quello autunnale egrave dominante Gli apporti estivi sono

caratterizzati da fenomeni temporaleschi

622 Regime idrico del suolo

Interpretando questi dati dal punto di vista dellrsquoumiditagrave del suolo si puograve dire

che egrave di tipo Ustico Il suolo egrave umido nel periodo autunno-primavera e asciutto in

estate quindi molto vulnerabile allrsquoattivitagrave erosiva delle precipitazioni a carattere

temporalesco di questo periodo

623 Temperatura del suolo

La temperatura del suolo egrave stata misurata ponendo termometri dotati di data-

logger posizionati a 10 cm di profonditagrave sotto la fila disposti a maglia quadrata

alle diverse latitudini del campo sperimentale (fig 6231)

Figura 6231 temperature del suolo 2012

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

63 Vigneti

Il vigneto utilizzato per lrsquoattuale sperimentazione egrave il ldquocampo 7 rdquo ed egrave impiantato

per un terzo a Pinot nero e per la restante parte a Chardonnay (fig 631)

Figura 631 porzione collinare di vigneto dove egrave stata effettuata la sperimentazione (2009-13)

La sua superficie egrave di circa 096 ha ed egrave stato impiantato nellrsquoannata agraria

1986-rsquo87

La sistemazione dei filari egrave a rittochino e la pendenza del versante egrave del 25 Il

sesto drsquoimpianto egrave di 28 m tra i filari ed 1 m tra le viti mentre lrsquoorientamento dei

filari Nord-Sud Le viti sono allevate spalliera e potate a guyot Le varietagrave coltivate

sono il Pinot Nero nella parte alta del vigneto corrispondente ad un Alfisuolo e lo

Chardonnay nella parte bassa del vigneto su di un Entisuolo

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

64 Caratteristiche pedologiche

I suoli della Tenuta Cannona rientrano secondo le Regioni Pedologiche Italiane

(Costantini E Progetto APOSA) in quelli delle colline di Langhe e Monferrato

dove le entitagrave pedologiche principali sono suoli piugrave o meno erosi (Calcaric

Cambisols e RegosolsInceptisols e Entisols) suoli alluvionali (Calcaric

FluvisolsEntisols) e suoli con accumulo di argilla (Haplic e Gleyic

LuvisolsAlfisols) (fig 641)

Figura 641 Collocazione dei campi sperimentali sulla carta dei suoli della Regione Piemonte

(150000 IPLA 2008) Lrsquoarea color salmone indica lrsquoAlfisuolo mentre quella azzurra lrsquoEntisuolo

I suoli interessati dalla prova attuale sono due

Il suolo a valle vitato a Chardonnay appartiene allrsquoordine degli Entisuoli Si

tratta di un suolo poco evoluto A-C che non ha accumulato materia organica neacute

subito processi di alterazione della frazione minerale sufficienti a definire

orizzonti diagnostici Rientra nel Sottordine degli Orthents entisuoli in cui

lrsquoaccumulo di sostanza organica e i processi di alterazione sono limitati da

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

unrsquoimportante erosione idrica ed egrave stato classificato come Typic Ustorthent fine-

loamy mixed calcareus mesic (IPLA 2008)

Tabella 6461 Analisi chimico-fisica degli orizzonti del Typic Ustorthent (IPLA)

Figura 642 Profilo dellrsquoEntisuolo

Egrave poco profondo ed egrave il tipico suolo che si trova nei vigneti delle colline

piemontesi

Gli Orthents sono suoli poveri non adatti a colture di pieno campo ma su cui

si trova molto bene la vite (fig 642 tab 641) Qui lrsquoerosione egrave un fattore

intrinseco tanto che egrave il principale agente della loro evoluzione In condizioni

naturali sono stabili anche per lunghi periodi ma diventano molto fragili quando

soggetti ad erosione intensa di tipo antropico percheacute il suolo perso egrave

considerevole se rapportato alla potenza del profilo

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Tabella 6462 Analisi chimico-fisica degliorizzonti del Typic Paleustalf (IPLA)

Figura 643 Profilo dellrsquoAlfisuolo

Nella parte alta del vigneto vitata a Pinot nero egrave invece presente un suolo piugrave

evoluto caratterizzato da una differenziazione tessiturale del profilo ed elevata

saturazione in basi per lo meno nella parte inferiore del profilo (fig 643) Questo

egrave anche un Alfisuolo antico (pale-) cioegrave formatosi prima dellrsquoultima glaciazione

(Wuumlrm) ed egrave stato classificato come Typic Paleustalf fine mixed nonacid mesic

(IPLA 2008)

La sua caratteristica peculiare egrave lrsquoalto contenuto in argilla che varia dal 31 al

50 (tab 642)

Ersquo profondo e non egrave un tipico suolo da vigneto egrave perograve comune in questrsquoarea

collinare dove sovente ricopre le sommitagrave delle colline (costituisce una sorta di

ldquocappellordquo di argilla)

Da un punto di vista agronomico egrave un suolo compatto e pesante Non ha

limitazioni particolari ma il disseccamento puograve provocare una sorta di

cementazione che lo rende quasi impossibile da lavorare Quando si bagna torna

nuovamente in condizioni di resistenza moderata (Sanesi 2000) Nella stagione

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

10 Bibliografia

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

secca presenta unrsquointensa crepacciatura superficiale Lrsquoalta percentuale di argilla

favorisce sicuramente la formazione di aggregati resistenti viceversa la

compattezza potrebbe ostacolare lrsquoinfiltrazione incrementando il runoff

65 Disegno sperimentale e campionamento dei suoli

A partire dal 2009 sono confrontate tre tesi di gestione dellrsquointerfilare

- inerbimento spontaneo permanente (inerbito)

- inerbimento spontaneo permanente con lavorazione autunnale (lavorato)

- diserbo totale (diserbato)

Per ogni tesi egrave stata predisposta una parcella sperimentale composta da tre

interfilari completi (290 m2interfilare 870 m2parcella) Le parcelle sono state

distribuite sul vigneto in modo ragionato ed egrave sempre stato lasciato un interfilare

non trattato tra di loro per evitare interferenze e effetto bordo

Per quanto riguarda le operazioni di gestione dellrsquointerfilare (2009 2010 2011

2012 2013 2014) nella tesi inerbita egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfila ad

aprile e luglio nella tesi lavorato egrave eseguita la trinciatura dellrsquointerfilare come

nellrsquoinerbito unita alla lavorazione autunnale (0-15 cm novembre) e nella tesi

diserbato tre diserbi totali con Gliphosate (aprile giugno novembre)

In ogni parcella sono stati prelevati campioni di suolo alla profonditagrave di 0-5 cm

Nel 2014 il prelievo egrave effettuato in aprile e novembre Al fine di analizzare

separatamente lrsquoeffetto dei trattamenti sui due suoli ad ogni campionamento sono

prelevati sei campioni per parcella tre nella parte alta (alfisuolo) e tre nella parte

bassa (entisuolo) per un totale di 18 campioni a campionamento e 36 campioni

allrsquoanno

66 Analisi 2014

Le variabili del piano di ricerca sono

bull 2 suoli (Alfisuolo Entisuolo)

bull 2 trattamenti (Inerbito Lavorato)

bull 3 repliche

Per un totale di 12 campioni a campionamento Per ognuno di questi si egrave stato

misurato il contenuto in carbonio ed azoto (quindi lrsquoindice CN) il contenuto di

carbonio inorganico e quindi per via indiretta del carbonio organico

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Inoltre egrave stata determinata la stabilitagrave strutturale (Wet Aggregate Stability)

facendo il fitting dei dati secondo il modello

y = a+b (1 ndash endashtc) (1)

elaborato da Zanini et al (1998) valutando i parametri

a (esplosione aggregati)

b (abrasione)

c (tempo in cui avviene la perdita di aggregati)

661 Preparazione del campione

Tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 40 degC passati in un mortaio di

ceramica per la rottura della parte piugrave grossolana dello scheletro e infine vagliati

(setacciatura qualitativa) con un setaccio a maglie di 2 mm

662 Stabilitagrave strutturale Wet Aggregate Stability (WAS)

La descrizione dellrsquoapplicazione del modello a dati di stabilitagrave strutturale egrave

riportata da Zanini et al (1998) il metodo iniziale relativo alla stabilitagrave in acqua egrave

quello di Yoder (1936) modificato da Kemper e Rosenau (1989) mentre la non

presenza in questo metodo della fase di pre-inumidimento del campione deriva

dalla volontagrave di ottenimento di dati interpretativi di fenomeni naturali e della

possibilitagrave di poter stimare ldquolrsquoesplosionerdquo Il modello esponenziale usato egrave uno dei

modelli in usa da tempo in geostatistica (Svrivrastava e Isaaks 1989)

La valutazione si effettua sulle frazioni di aggregati 1 2 e 3 dei 2 suoli per i due

trattamenti con tre repliche A tale scopo le classi dimensionali 2 e 3 poicheacute terra

fine non devono subire trattamenti eccessivamente drastici che potrebbero

distruggere gli aggregati in modo eccessivo e far si che il dato quantitativo non sia

di alcun valore

Il metodo prevede la setacciatura ad umido in cestelli rotanti (fig691) a

velocitagrave costante (60 rpm) e maglie di 02 mm al limite delle sabbie fini (lt 250

microm) e la valutazione ponderale della frazione non disgregata in rapporto con la

frazione iniziale La frazione non disgregata comprende perograve anche la frazione

non disgregabile cioegrave la sabbia grossa

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Il dato puograve essere ottenuto in modo puntuale ed utilizzato per valutare la

cinetica di disgregazione ripetendo la setacciatura ad umido a tempi diversi (nello

specifico per questa tipologia di suoli 5 10 15 20 40 e 60 minuti)

I dati ottenuti dalla cinetica possono venire trattati in modo da ottenere

parametri riassuntivi che permettono di confrontare campioni diversi Gli

aggregati persi sono stati determinati per differenza tra il peso del setaccio prima

e dopo la setacciatura

Figura 662 strumento per lanalisi di was

Il modello interpretativo dei risultati parte dallassunto che il tasso di

distruzione degli aggregati sia esclusivamente in funzione della quantitagrave di

aggregati degradabili e non della quantitagrave di campione e quindi la disaggregazione

e esponenziale Il modello proposto segue una cinetica di primo ordine secondo

una curva di saturazione del tipo

dove y = perdita di aggregati x = tempo di agitazione in acqua a = stima della

perdita di aggregati per esplosione a saturazione b = stima della perdita massima

di aggregati per abrasione a+b = stima della perdita massima potenziale di

aggregati c = parametro che controlla lestensione temporale della funzione

Nella presente ricerca e stato applicato ai dati sperimentali questo modello

asintotico che tiene conto anche della perdita di aggregati per esplosione dei

capillari pieni drsquoaria al momento della saturazione

La funzione y(x) essendo asintotica non ha un range temporale finito Il fattore

c egrave stato introdotto percheacute ai fini pratici si puograve pensare che la disaggregazione

oltre ad un certo punto diventi irrilevante Nel nostro caso abbiamo fissato tale

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

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Tropeano D (1983) Soil-erosion on vineyards in the Tertiary Piedmontese

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27

Turrioacuten MB Lafuente F Mulas R Loacutepez O Ruipeacuterez C e Pando V

(2010) Effects on soil organic matter mineralization and microbiological properties

of applying compost to burne burned and unburned soils Journal of

Environmental Management xxx 1ndash5

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camarcas Anoia-Alt Penedegraves (Barcelona) efectividad y viabilidad PhD

Dissertation University of Lleida Lleida Unpublished

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viticoltura LrsquoInformatore Agrario 3835-37

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Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

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the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

valore a xmax = 3middotc tempo in cui y(xmax) = a + 095middotb di conseguenza il valore di c

che limita la validitagrave temporale della funzione egrave c = 13 xmax

663 Determinazione della sabbia grossa reale

La sabbia grossa egrave stata determinata per poter esser sottratta al peso residuo

degli aggregati in modo tale da stimare il peso degli aggregati effettivamente

rimasti evitando cosigrave di sovrastimare il dato

Lrsquoeliminazione dei cementi organici sfrutta la capacitagrave ossidante del perossido

di idrogeno a 50degC temperatura in grado di favorire lrsquoossidazione della sostanza

organica evitando la dismutazione del reagente (Kunze e Dixon 1986)

Si pone il campione (1000 g) nei barattoli di vetro appositi con acqua

deionizzata (rapporto suolo soluzione di 11) in bagnomaria riscaldato

aggiungendo ripetutamente piccole quantitagrave di acqua ossigenata al 30 (20-25

ml) La reazione sviluppa CO2 e si fa continuare il processo fino a quando cessa

lrsquoeffervescenza Quindi completata la distruzione della sostanza organica

presente nel campione si aggiunge unrsquoultima aliquota di acqua ossigenata e si

riscalda ancora a temperatura piugrave elevata in modo da favorire lrsquoallontanamento

per reazione di dismutazione lrsquoeccesso di H2O2 e ridurre il volume totale Si

tolgono i barattoli dalla piastra e si aggiunge acqua e Na-esametafosfato quindi i

barattoli vengono chiusi e posti sullrsquoagitatore per unrsquoora Viene addizionato il Na-

esametafosfato con il fine di disperdere eventuali aggregati determinati dalle

argille affincheacute non vengano contati come sabbie reali

In ultimo si vaglia il contenuto dei barattoli in un setaccio con maglia da 020

mm per allontanare sabbia fine e argille ciograve che rimane portato a secco egrave la

sabbia grossa reale

664 Determinazione di N totale e del C organico

La determinazione del carbonio totale egrave avvenuta misurando la CO2 emessa

attraverso la combustione catalitica a secco della sostanza organica e la

decomposizione termica dei carbonati presenti nel suolo rilevati tramite

analizzatore elementare CN (NA 2100 PROTEIN CE INSTRUMENTS)

Il materiale oggetto di analisi egrave dato dai campioni di suolo macinati a 05 mm

ed introdotti in capsule di stagno (20-40 mg per capsula)

Le capsule contenenti il campione vengono rilasciate da un auto-campionatore

allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

10 Bibliografia

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allinterno di una colonna di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 1020degC Allinterno della colonna avviene una combustione in modo quasi

istantaneo e completo dando luogo allo sviluppo di gas che vengono spinti dal gas

carrier (elio) attraverso il catalizzatore ossidativo (Cr2O3) localizzato nella parte

inferiore della colonna di combustione Il catalizzatore ossidativo consente di

completare lossidazione quindi i gas vengono sospinti nella colonna di riduzione

situata a fianco di quella di combustione che viene mantenuta alla temperatura

di 780degC nella quale la presenza di rame metallico consente la riduzione degli

ossidi di azoto ad N2 trattenendo inoltre leccesso di azoto Alluscita della colonna

di riduzione si trova una miscela di gas contenente N2 CO2 e H2O che viene

trasportata allinterno di una colonnina contenente perclorato anidro di magnesio

avente il compito di eliminare lacqua di combustione Eliminata lacqua di

combustione i gas vengono fatti transitare in una colonna gas-cromatografica

nella quale la presenza di un rilevatore a termoconducibilitagrave consente la

rilevazione della quantitagrave grazie allemissione di un segnale elettrico proporzionale

alla quantitagrave di gas Lo standard di riferimento e stato lrsquoatropina

Dai dati ottenuti di carbonio totale egrave stato possibile in primis determinare

sapendo il contenuto di azoto totale il rapporto CN del suolo

665 Determinazione del C inorganico

La determinazione del carbonio inorganico egrave avvenuta tramite misurazione

della CO2 emessa mediante rilevatore IR per CO2 dalla reazione tra i carbonati

del suolo ed HCl (15 N)

Dai campioni macinati a 05 mm vengono prelevati e pesati tramite bilancia

analitica 200 mg di suolo posti in capsule di vetro tramite le quali egrave poi

possibile inserire il campione effettuando risciacqui con acqua ultra pura

allrsquointerno di un serbatoio in vetro (dellrsquoELEMENTAR TIC solid modul) dove

avviene lrsquoattacco acido

Di ogni singolo campione egrave stato effettuata una doppia misura poi mediata il

valore di carbonio inorganico ottenuto egrave stato quindi sottratto a quello del

carbonio totale valutando cosi il tenore in carbonio organico

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

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163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

7 Avanzamento analisi 2014 e primi risultati

Attualmente sono terminate le analisi sul campionamento di aprile mentre sono

iniziate quelle relative a novembre Non essendoci ancora tutti i dati non

possiamo scrivere i risultati definitivi riguardanti la sperimentazione 2014 Quello

che si puograve anticipare egrave che lrsquoinerbimento continua a favorire la formazione di

aggregati stabili che invece sono notevolmente ridotti e piugrave fragili nel caso della

lavorazione

9 Sviluppi futuri

A livello di campo sperimentale si continueragrave con le operazioni di gestione del

suolo adottate fin ora per mantenere i tre trattamenti (inerbimento lavorazione e

diserbo) Invece per quanto riguarda lrsquoanalisi dei campioni e lrsquoelaborazione dei

dati si cercheragrave di riunire i risultati ottenuti in questi primi anni di

sperimentazione in un unico documento scientifico che prenderagrave in

considerazione lrsquoeffetto della gestione dellrsquointerfilare sul suolo del vigneto nel

medio-lungo periodo

10 Bibliografia

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S (1999) Prove di tecniche innovative di gestione del suolo per la viticoltura degli

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Di Lorenzo R Collegano G Ferrante S La Mantia T Pristina L e Pasta

S (1999) Prove di tecniche innovative di gestione del suolo per la viticoltura degli

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9

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grower 50 5-6

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Viti 110 406ndash410

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IIIeme Symposium International sur la non culture de la vigne et les autres

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Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

Wainwright J (1996) Infiltration runoff and erosion characteristics of

agricoltural land in extreme storm events SE France Catena 26 (12) 24-47

Warner G (1999) Cover crop advantages Good fruit grower 50(9) 10

Yoder RE (1936) A direct method of aggregate analysis of soil and a study of

the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Debordieu D (2005) Tecniche enologiche mirate allrsquoesaltazione degli aromi

varietali Trascrizione conferenza tenuta per il Consorzio di tutela vini del Collio

Di Lorenzo R Collegano G Ferrante S La Mantia T Pristina L e Pasta

S (1999) Prove di tecniche innovative di gestione del suolo per la viticoltura degli

ambienti caldo-aridi Atti del convegno XXIV Momevi sulla gestione del suolo in

viticoltura Notiziario tecnico 58 79-87

Di Lorenzo R Collegano G Ferrante S La Mantia T Pristina L e Pasta

S (1999) Prove di tecniche innovative di gestione del suolo per la viticoltura degli

ambienti caldo-aridi Atti del convegno XXIV Momevi sulla gestione del suolo in

viticoltura Notiziario tecnico 58 79-87

Doran JW Zeiss MR (2000) Soil health and sustainability managing the

biotic component of soil quality Applied Soil Ecology Vol15 pp 3ndash11

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edizione Hoepli Ulrico (Milano) pp 778

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suolo vulcanico Universitagrave Degli Studi di Napoli Federico II Dottorato di Ricerca

in Valorizzazione e Gestione delle Risorse Agro-forestali (Indirizzo Bonifica e

Difesa del Suolo)

Francia Martinez JR Duran Zuazo VH e Martinez Raya A (2006)

Environmental impact from mountainous olive orchards under different

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Fregoni M e Miravalle R (1991) Les techniques de culture appliquees dans le

domaine de lrsquoentretien du sol des vignobles soumis a la viticulture biologique -

IIIeme Symposium International sur la non culture de la vigne et les autres

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Fregoni M (1998) Viticoltura di qualitagrave Stampe Grafiche Lama Piacenza pp

707

Giraldez JV Carrasco C Otten A Ietswaart H Laguna A Pastor M

(1990) The control of soil erosion in olive orchards under reduced tillage In

Coutinho MA Tomaacute s PP (Eds) Proceedings of the Seminar on the

Interaction between Agricultural Systems and Soil Conservation in the

Mediterranean Belt September 4ndash8 1990 Eu Soc Soil Con Oeiras Portugal p

9

Golchin A Oades JM Skjemstad JO Clarke P (1994) Soil structure and

carbon cycling Aust J Soil Res 32 1043ndash1068

Golchin A Oades JM Skjemstad JO Clarke P (1994) Study of free and

occluded particulate organic matter in soils by solid state 13C PMAS NMR

spectroscopy and scanning electron microscopy Aust J Soil Res 32 285ndash309

Gomez JA Battany M Renschler CS e Fereres E (2003) Evaluating the

impact of soil management on soil loss in olive orchards Soil Use and Man 19 (2)

127ndash134

Gomez JA Romero P Giraldez JV e Fereres E (2004) Experimental

assessment of runoff and soil erosion in an olive grove on a Vertic soil in southern

Spain as affected by soil management Soil Use and Man 20 (4) 426ndash431

Hassink J e Whitmore AP (1997) A model of the physical protection of

organic matter in soils Soil Sci Soc Am J 61 131ndash 139

Hayes MHB Swift RS (1978) The chemistry of soil organic colloidsǁ in

The chemistry of soil constituents Greenland amp Hayes ed pp 179-320

Haynes RJ (1993) Effect of sample pretreatment on aggregate stability

measured by wet seaving or turbidimetry on soil of different cropping history Soil

Sci 44 261-270

Jenkinson DS Ladd JN (1981) Microbial biomass in soil measurement and

turnover In Soil Biochemistry Vol 5 pp 415-471 Marcel Dekker Ed New York

Kollmansperger F (1956) Lumbriciden in humiden und ariden Gebieten und

hire Bedeutung fur die Fruchtbarheit des Bodens VI Congr Int Sci Sol Paris

pp 293-297

Kunze GW Dixon JB (1986) Pretreatment for mineralogical analysis In

Methods of Soil Analysis Part1 Physical and Minerealogical Method 2nd

Edition(AKlute Ed) Agronomy 9SSSA MadisonWI pp 99-100

Le Bissionas Y (1996) Aggregate stability and assesment of soil crustability

and erodibility I Theory and methodology European J Soil Sci 47425-437

Lopes C Monteiro A Ruckert FE Gruber B Steinberg B e Schultz

HR (2004) Transpiration of grapevines and co-habitating cover crop and weed

species in a vineyard Asnapshot at diurnal trends Vitis 43 (2) 111-117

Loughran RJ Elliot GL Maliszewski LT Campbell BL (2000) Soil

loss and viticulture at Pokolbin New South Wales Australia Hydrology-

Geomorphologi Interface Rainfall Floods Sedimentation Land Use 261 141-

152

Marangoni B Toselli M Baldi E (2006) Influenza della sostanza organica

sulla morfologia sviluppo ed efficienza radicale delle piante da frutto I Georgofili ndash

Quaderni VIII 59-71

Martiacutenez-Casanovas JA Saacutenchez-Bosch I 2000 Impact assesment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penedegraves-Anoia

vineyard region (NE Spain) Soil amp Tillage Research 57 (2000) 101-106

Martinez-Casasnovas JA Sanchez-Bosch I (2000) Impact assessment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penede`sndashAnoia

vineyard region (NE Spain) Soil and Till Res 57 (1ndash2) 101ndash106

Mattii GB e Ferrini F (2005) La gestione del suolo Manuale di Viticoltura -

Impianto gestione e difesa del vigneto Ed Agricole BO I 157-171

Mitham P (1999) Cover crops can reduce costs and improve soils Good fruit

grower 50 5-6

Morlat R Jacquet A e Asselin C (1993) Principaux effets de lrsquoenherbement

permanent controle du sol dans un essai de longue duree en Anjou Prog Agri

Viti 110 406ndash410

Nortcliff S (2002) Standardisation of soil quality attributes Agriculture

Ecosystem and Environment Vol 88 pp 161-168

Novara A L Gristina LSS Saladino SS Santoro A e Cerda A (2011)

Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian

vineyard Soil amp Till Res 117 140ndash147

Paroissien JP Lagacherie P Le Bissonnais Y (2010) A regional-scale

study of multi-decennial erosion of vineyard fields using vine-stock unearthing-

buryng measurements Catena 82 (2010) 159-168

Piccolo A (1996) Humus and soil conservation in Humic substances in

terrestrial ecosystems Piccolo A Ed Amsterdam pp 225-264

Piccolo A e Mbagwu JSC (1999) Role of hydrophobic components of soil

organic matter in soil aggregate stability Soil Sci Soc Am J 63 1801ndash 1810

Pool RM Lakso AN Dunst R e Fendinger A (1995) Identifying less

competitive and lower environmental Cover crop system for New York vineyards

NYState IPM Report

Powlson DS Smith P Smith JU (1996) Evaluation of soil organic matter

models vol I 38 Springer Verlag Berlin

Raclot D Le Bissonnais Y Louchart X Andrieux P Moussa R Voltz M

(2009) Soil tillage and scale effects on erosion from fields to catchment in a

Mediterranean vineyard area Agricolture Ecosistems and Environment 134

(2009) 201-210

Ramazzotti S e Intrieri C (2008) I metodi di gestione integrata per lrsquoadozione

della agricoltura conservativa nei sistemi colturali poliennali viticoltura Agricoltura

Blu ndash La via italiana dellrsquoagricoltura conservativa ndash Principi tecnologie e metodi

per una produzione sostenibile Edagricole BO 11-35

Scalabrelli G Ferroni G Boselli M Bandinelli R e Mancuso S (1999)

Lrsquoinerbimento in Toscana Notiziario Tecnico CRPV 58 43-63

Scienza A Valenti L e Miravalle R (1988) Tecniche alternative alla

lavorazione tradizionale del terreno in alcuni vigneti dellrsquoItalia centro-settentrionale

Vignevini 5 43-47

Sequi P (1991) Le funzioni agronomiche della sostanza organica In Chimica

del suolo Pagravetron Ed Bologna pp 279-292

Sojka RE e Upchurch DR (1999) Reservations regarding the soil quality

concept Soil Sci Soc Am J 63 1039ndash1054

Stevenson FJ (1982) Extraction fractionation and general chemical

composition of soil organic matter In FJ Stevenson Editor Humus Chemistry

Genesis Composition Reactions John Wiley and Sons New York (1982) pp 26ndash

54

Stevenson FJ (1994) Humus chemistry Genesis composition reactions 2nd

Ed John Wiley and Sons New York NY

Svrivastava RM Isaaks EH (1989) An introduction to applied statistics

Oxford Universiy Press

Tesic D Keller M e Hutton RJ (2007) Influence of Vineyard Floor

Management Practices on Grapevine Vegetative Growth Yield and Fruit

Composition Am J Enol Vitic 58 (1) 1-11

Tisdall JM (1996) Formation of soil aggregate and accumulation of soil

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Storage in Agricultural Soils CRC press Boca Raton FL pp 57-96

Tropeano D (1983) Soil-erosion on vineyards in the Tertiary Piedmontese

basin (northwestern Italy) studies on experimental areas Catena (Suppl 4) 115ndash

27

Turrioacuten MB Lafuente F Mulas R Loacutepez O Ruipeacuterez C e Pando V

(2010) Effects on soil organic matter mineralization and microbiological properties

of applying compost to burne burned and unburned soils Journal of

Environmental Management xxx 1ndash5

Usόn A (1998) Medidas de control de la erosiograven en suelos vintildea de las

camarcas Anoia-Alt Penedegraves (Barcelona) efectividad y viabilidad PhD

Dissertation University of Lleida Lleida Unpublished

Valenti L Maggiore T e Scienza A (1999) Tecniche di gestione del suolo in

viticoltura LrsquoInformatore Agrario 3835-37

Van der Knijff JM Jones RJA e Montanarella L (2000) Soil Erosion Risk

Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

Wainwright J (1996) Infiltration runoff and erosion characteristics of

agricoltural land in extreme storm events SE France Catena 26 (12) 24-47

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Yoder RE (1936) A direct method of aggregate analysis of soil and a study of

the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Giraldez JV Carrasco C Otten A Ietswaart H Laguna A Pastor M

(1990) The control of soil erosion in olive orchards under reduced tillage In

Coutinho MA Tomaacute s PP (Eds) Proceedings of the Seminar on the

Interaction between Agricultural Systems and Soil Conservation in the

Mediterranean Belt September 4ndash8 1990 Eu Soc Soil Con Oeiras Portugal p

9

Golchin A Oades JM Skjemstad JO Clarke P (1994) Soil structure and

carbon cycling Aust J Soil Res 32 1043ndash1068

Golchin A Oades JM Skjemstad JO Clarke P (1994) Study of free and

occluded particulate organic matter in soils by solid state 13C PMAS NMR

spectroscopy and scanning electron microscopy Aust J Soil Res 32 285ndash309

Gomez JA Battany M Renschler CS e Fereres E (2003) Evaluating the

impact of soil management on soil loss in olive orchards Soil Use and Man 19 (2)

127ndash134

Gomez JA Romero P Giraldez JV e Fereres E (2004) Experimental

assessment of runoff and soil erosion in an olive grove on a Vertic soil in southern

Spain as affected by soil management Soil Use and Man 20 (4) 426ndash431

Hassink J e Whitmore AP (1997) A model of the physical protection of

organic matter in soils Soil Sci Soc Am J 61 131ndash 139

Hayes MHB Swift RS (1978) The chemistry of soil organic colloidsǁ in

The chemistry of soil constituents Greenland amp Hayes ed pp 179-320

Haynes RJ (1993) Effect of sample pretreatment on aggregate stability

measured by wet seaving or turbidimetry on soil of different cropping history Soil

Sci 44 261-270

Jenkinson DS Ladd JN (1981) Microbial biomass in soil measurement and

turnover In Soil Biochemistry Vol 5 pp 415-471 Marcel Dekker Ed New York

Kollmansperger F (1956) Lumbriciden in humiden und ariden Gebieten und

hire Bedeutung fur die Fruchtbarheit des Bodens VI Congr Int Sci Sol Paris

pp 293-297

Kunze GW Dixon JB (1986) Pretreatment for mineralogical analysis In

Methods of Soil Analysis Part1 Physical and Minerealogical Method 2nd

Edition(AKlute Ed) Agronomy 9SSSA MadisonWI pp 99-100

Le Bissionas Y (1996) Aggregate stability and assesment of soil crustability

and erodibility I Theory and methodology European J Soil Sci 47425-437

Lopes C Monteiro A Ruckert FE Gruber B Steinberg B e Schultz

HR (2004) Transpiration of grapevines and co-habitating cover crop and weed

species in a vineyard Asnapshot at diurnal trends Vitis 43 (2) 111-117

Loughran RJ Elliot GL Maliszewski LT Campbell BL (2000) Soil

loss and viticulture at Pokolbin New South Wales Australia Hydrology-

Geomorphologi Interface Rainfall Floods Sedimentation Land Use 261 141-

152

Marangoni B Toselli M Baldi E (2006) Influenza della sostanza organica

sulla morfologia sviluppo ed efficienza radicale delle piante da frutto I Georgofili ndash

Quaderni VIII 59-71

Martiacutenez-Casanovas JA Saacutenchez-Bosch I 2000 Impact assesment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penedegraves-Anoia

vineyard region (NE Spain) Soil amp Tillage Research 57 (2000) 101-106

Martinez-Casasnovas JA Sanchez-Bosch I (2000) Impact assessment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penede`sndashAnoia

vineyard region (NE Spain) Soil and Till Res 57 (1ndash2) 101ndash106

Mattii GB e Ferrini F (2005) La gestione del suolo Manuale di Viticoltura -

Impianto gestione e difesa del vigneto Ed Agricole BO I 157-171

Mitham P (1999) Cover crops can reduce costs and improve soils Good fruit

grower 50 5-6

Morlat R Jacquet A e Asselin C (1993) Principaux effets de lrsquoenherbement

permanent controle du sol dans un essai de longue duree en Anjou Prog Agri

Viti 110 406ndash410

Nortcliff S (2002) Standardisation of soil quality attributes Agriculture

Ecosystem and Environment Vol 88 pp 161-168

Novara A L Gristina LSS Saladino SS Santoro A e Cerda A (2011)

Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian

vineyard Soil amp Till Res 117 140ndash147

Paroissien JP Lagacherie P Le Bissonnais Y (2010) A regional-scale

study of multi-decennial erosion of vineyard fields using vine-stock unearthing-

buryng measurements Catena 82 (2010) 159-168

Piccolo A (1996) Humus and soil conservation in Humic substances in

terrestrial ecosystems Piccolo A Ed Amsterdam pp 225-264

Piccolo A e Mbagwu JSC (1999) Role of hydrophobic components of soil

organic matter in soil aggregate stability Soil Sci Soc Am J 63 1801ndash 1810

Pool RM Lakso AN Dunst R e Fendinger A (1995) Identifying less

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Powlson DS Smith P Smith JU (1996) Evaluation of soil organic matter

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(2009) 201-210

Ramazzotti S e Intrieri C (2008) I metodi di gestione integrata per lrsquoadozione

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Blu ndash La via italiana dellrsquoagricoltura conservativa ndash Principi tecnologie e metodi

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Scienza A Valenti L e Miravalle R (1988) Tecniche alternative alla

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Vignevini 5 43-47

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composition of soil organic matter In FJ Stevenson Editor Humus Chemistry

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54

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Composition Am J Enol Vitic 58 (1) 1-11

Tisdall JM (1996) Formation of soil aggregate and accumulation of soil

organic matter In Carter MR Stewart BA (Eds) Structure and Organic Matter

Storage in Agricultural Soils CRC press Boca Raton FL pp 57-96

Tropeano D (1983) Soil-erosion on vineyards in the Tertiary Piedmontese

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27

Turrioacuten MB Lafuente F Mulas R Loacutepez O Ruipeacuterez C e Pando V

(2010) Effects on soil organic matter mineralization and microbiological properties

of applying compost to burne burned and unburned soils Journal of

Environmental Management xxx 1ndash5

Usόn A (1998) Medidas de control de la erosiograven en suelos vintildea de las

camarcas Anoia-Alt Penedegraves (Barcelona) efectividad y viabilidad PhD

Dissertation University of Lleida Lleida Unpublished

Valenti L Maggiore T e Scienza A (1999) Tecniche di gestione del suolo in

viticoltura LrsquoInformatore Agrario 3835-37

Van der Knijff JM Jones RJA e Montanarella L (2000) Soil Erosion Risk

Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

Wainwright J (1996) Infiltration runoff and erosion characteristics of

agricoltural land in extreme storm events SE France Catena 26 (12) 24-47

Warner G (1999) Cover crop advantages Good fruit grower 50(9) 10

Yoder RE (1936) A direct method of aggregate analysis of soil and a study of

the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Lopes C Monteiro A Ruckert FE Gruber B Steinberg B e Schultz

HR (2004) Transpiration of grapevines and co-habitating cover crop and weed

species in a vineyard Asnapshot at diurnal trends Vitis 43 (2) 111-117

Loughran RJ Elliot GL Maliszewski LT Campbell BL (2000) Soil

loss and viticulture at Pokolbin New South Wales Australia Hydrology-

Geomorphologi Interface Rainfall Floods Sedimentation Land Use 261 141-

152

Marangoni B Toselli M Baldi E (2006) Influenza della sostanza organica

sulla morfologia sviluppo ed efficienza radicale delle piante da frutto I Georgofili ndash

Quaderni VIII 59-71

Martiacutenez-Casanovas JA Saacutenchez-Bosch I 2000 Impact assesment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penedegraves-Anoia

vineyard region (NE Spain) Soil amp Tillage Research 57 (2000) 101-106

Martinez-Casasnovas JA Sanchez-Bosch I (2000) Impact assessment of

changes in land useconservation practices on soil erosion in the Penede`sndashAnoia

vineyard region (NE Spain) Soil and Till Res 57 (1ndash2) 101ndash106

Mattii GB e Ferrini F (2005) La gestione del suolo Manuale di Viticoltura -

Impianto gestione e difesa del vigneto Ed Agricole BO I 157-171

Mitham P (1999) Cover crops can reduce costs and improve soils Good fruit

grower 50 5-6

Morlat R Jacquet A e Asselin C (1993) Principaux effets de lrsquoenherbement

permanent controle du sol dans un essai de longue duree en Anjou Prog Agri

Viti 110 406ndash410

Nortcliff S (2002) Standardisation of soil quality attributes Agriculture

Ecosystem and Environment Vol 88 pp 161-168

Novara A L Gristina LSS Saladino SS Santoro A e Cerda A (2011)

Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian

vineyard Soil amp Till Res 117 140ndash147

Paroissien JP Lagacherie P Le Bissonnais Y (2010) A regional-scale

study of multi-decennial erosion of vineyard fields using vine-stock unearthing-

buryng measurements Catena 82 (2010) 159-168

Piccolo A (1996) Humus and soil conservation in Humic substances in

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Piccolo A e Mbagwu JSC (1999) Role of hydrophobic components of soil

organic matter in soil aggregate stability Soil Sci Soc Am J 63 1801ndash 1810

Pool RM Lakso AN Dunst R e Fendinger A (1995) Identifying less

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NYState IPM Report

Powlson DS Smith P Smith JU (1996) Evaluation of soil organic matter

models vol I 38 Springer Verlag Berlin

Raclot D Le Bissonnais Y Louchart X Andrieux P Moussa R Voltz M

(2009) Soil tillage and scale effects on erosion from fields to catchment in a

Mediterranean vineyard area Agricolture Ecosistems and Environment 134

(2009) 201-210

Ramazzotti S e Intrieri C (2008) I metodi di gestione integrata per lrsquoadozione

della agricoltura conservativa nei sistemi colturali poliennali viticoltura Agricoltura

Blu ndash La via italiana dellrsquoagricoltura conservativa ndash Principi tecnologie e metodi

per una produzione sostenibile Edagricole BO 11-35

Scalabrelli G Ferroni G Boselli M Bandinelli R e Mancuso S (1999)

Lrsquoinerbimento in Toscana Notiziario Tecnico CRPV 58 43-63

Scienza A Valenti L e Miravalle R (1988) Tecniche alternative alla

lavorazione tradizionale del terreno in alcuni vigneti dellrsquoItalia centro-settentrionale

Vignevini 5 43-47

Sequi P (1991) Le funzioni agronomiche della sostanza organica In Chimica

del suolo Pagravetron Ed Bologna pp 279-292

Sojka RE e Upchurch DR (1999) Reservations regarding the soil quality

concept Soil Sci Soc Am J 63 1039ndash1054

Stevenson FJ (1982) Extraction fractionation and general chemical

composition of soil organic matter In FJ Stevenson Editor Humus Chemistry

Genesis Composition Reactions John Wiley and Sons New York (1982) pp 26ndash

54

Stevenson FJ (1994) Humus chemistry Genesis composition reactions 2nd

Ed John Wiley and Sons New York NY

Svrivastava RM Isaaks EH (1989) An introduction to applied statistics

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Tesic D Keller M e Hutton RJ (2007) Influence of Vineyard Floor

Management Practices on Grapevine Vegetative Growth Yield and Fruit

Composition Am J Enol Vitic 58 (1) 1-11

Tisdall JM (1996) Formation of soil aggregate and accumulation of soil

organic matter In Carter MR Stewart BA (Eds) Structure and Organic Matter

Storage in Agricultural Soils CRC press Boca Raton FL pp 57-96

Tropeano D (1983) Soil-erosion on vineyards in the Tertiary Piedmontese

basin (northwestern Italy) studies on experimental areas Catena (Suppl 4) 115ndash

27

Turrioacuten MB Lafuente F Mulas R Loacutepez O Ruipeacuterez C e Pando V

(2010) Effects on soil organic matter mineralization and microbiological properties

of applying compost to burne burned and unburned soils Journal of

Environmental Management xxx 1ndash5

Usόn A (1998) Medidas de control de la erosiograven en suelos vintildea de las

camarcas Anoia-Alt Penedegraves (Barcelona) efectividad y viabilidad PhD

Dissertation University of Lleida Lleida Unpublished

Valenti L Maggiore T e Scienza A (1999) Tecniche di gestione del suolo in

viticoltura LrsquoInformatore Agrario 3835-37

Van der Knijff JM Jones RJA e Montanarella L (2000) Soil Erosion Risk

Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

Wainwright J (1996) Infiltration runoff and erosion characteristics of

agricoltural land in extreme storm events SE France Catena 26 (12) 24-47

Warner G (1999) Cover crop advantages Good fruit grower 50(9) 10

Yoder RE (1936) A direct method of aggregate analysis of soil and a study of

the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Piccolo A e Mbagwu JSC (1999) Role of hydrophobic components of soil

organic matter in soil aggregate stability Soil Sci Soc Am J 63 1801ndash 1810

Pool RM Lakso AN Dunst R e Fendinger A (1995) Identifying less

competitive and lower environmental Cover crop system for New York vineyards

NYState IPM Report

Powlson DS Smith P Smith JU (1996) Evaluation of soil organic matter

models vol I 38 Springer Verlag Berlin

Raclot D Le Bissonnais Y Louchart X Andrieux P Moussa R Voltz M

(2009) Soil tillage and scale effects on erosion from fields to catchment in a

Mediterranean vineyard area Agricolture Ecosistems and Environment 134

(2009) 201-210

Ramazzotti S e Intrieri C (2008) I metodi di gestione integrata per lrsquoadozione

della agricoltura conservativa nei sistemi colturali poliennali viticoltura Agricoltura

Blu ndash La via italiana dellrsquoagricoltura conservativa ndash Principi tecnologie e metodi

per una produzione sostenibile Edagricole BO 11-35

Scalabrelli G Ferroni G Boselli M Bandinelli R e Mancuso S (1999)

Lrsquoinerbimento in Toscana Notiziario Tecnico CRPV 58 43-63

Scienza A Valenti L e Miravalle R (1988) Tecniche alternative alla

lavorazione tradizionale del terreno in alcuni vigneti dellrsquoItalia centro-settentrionale

Vignevini 5 43-47

Sequi P (1991) Le funzioni agronomiche della sostanza organica In Chimica

del suolo Pagravetron Ed Bologna pp 279-292

Sojka RE e Upchurch DR (1999) Reservations regarding the soil quality

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54

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Oxford Universiy Press

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Composition Am J Enol Vitic 58 (1) 1-11

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organic matter In Carter MR Stewart BA (Eds) Structure and Organic Matter

Storage in Agricultural Soils CRC press Boca Raton FL pp 57-96

Tropeano D (1983) Soil-erosion on vineyards in the Tertiary Piedmontese

basin (northwestern Italy) studies on experimental areas Catena (Suppl 4) 115ndash

27

Turrioacuten MB Lafuente F Mulas R Loacutepez O Ruipeacuterez C e Pando V

(2010) Effects on soil organic matter mineralization and microbiological properties

of applying compost to burne burned and unburned soils Journal of

Environmental Management xxx 1ndash5

Usόn A (1998) Medidas de control de la erosiograven en suelos vintildea de las

camarcas Anoia-Alt Penedegraves (Barcelona) efectividad y viabilidad PhD

Dissertation University of Lleida Lleida Unpublished

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viticoltura LrsquoInformatore Agrario 3835-37

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Assessment in Italy EUR 19022EN European Commission- Directorate General-

Jrc Joint Research Centre- Space Applications Institute- European Soil Bureau

Wainwright J (1996) Infiltration runoff and erosion characteristics of

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Warner G (1999) Cover crop advantages Good fruit grower 50(9) 10

Yoder RE (1936) A direct method of aggregate analysis of soil and a study of

the physical nature of erosion losses J Am Soc Agron 28 337-351

Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

Tesic D Keller M e Hutton RJ (2007) Influence of Vineyard Floor

Management Practices on Grapevine Vegetative Growth Yield and Fruit

Composition Am J Enol Vitic 58 (1) 1-11

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Zanini E Bonifacio E Albertson J D Nielsen DR (1998) Topsoil

aggregate breakdown under water-saturated conditions Soil Science Volume

163 288-298

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino

DATA 16032015

Il coordinatore del progetto

Dottsa Elisa Paravidino