Continuiamo il percorso intrapreso: nel primo articolo si sono affrontate le caratteristiche fisiche del terreno, in questo analizzeremo le sue caratteristiche chimiche: il ph di un suolo e ciò che lo influenza, il potere assorbente e il potere tampone.
PH del terreno disponibilità dei nutrienti
Per pH del terreno si intende il suo grado di reazione, ovvero la capacità di acidificare o alcalinizzare la soluzione circolante,presente tra le porosità del suolo, nella quale sono disciolte le sostanze nutritive essenziali per la vita e la crescita delle nostre piante. Tra i vari costituenti del terreno alcuni hanno reazione acida (cioè immettono nella soluzione circolante ioni H+), altri basica od alcalina (cioè immettono nella soluzione circolante ioni OH- ). La prevalenza di uno o dell’altro di questi costituenti determina il pH del terreno; viene misurato mediante una scala da 0 a 14, con le sostanze acide aventi un valore compreso tra 0 a 7 ,e le basiche, o alcaline,tra 7 e 14.
Il pH del terreno condiziona la solubilità dei vari elementi minerali determinando il loro accumulo in forme più o meno disponibili per le piante o la loro lisciviazione verso gli strati più profondi. La conoscenza del pH fornisce quindi indicazioni relative alla disponibilità di elementi minerali nella soluzione del terreno sia provenienti dalla decomposizione dei minerali di origine che dai fertilizzanti distribuiti. (FIG.4).
Il pH di un terreno è in relazione diretta ai fenomeni di scambio ionico che si verificano in esso tra i suoi vari costituenti e che caratterizzano il potere assorbente del suolo.
Il pH di un suolo può essere influenzato da:
- Condizioni climatiche: generalmente il pH tende a scendere quanto più intenso è l’ammontare delle precipitazioni piovose. A parità di condizioni climatiche hanno un pH più basso i suoli maggiormente permeabili.
- Variazioni stagionali: sono dovute principalmente alla maggiore o minore presenza di vegetazione, che agisce in due modi diversi: protegge il suolo da un eccessiva lisciviazione e assorbe dal terreno i cationi in esso disciolti.
- Concimazioni: modificano il pH apportando al suolo sali minerali che liberano cationi o anioni, che possono essere acidificanti od alcalinizzanti a seconda della tipologia di concime.
- Attività biologica: l’azione dei batteri, in particolare quelli nitrificatori, causa variazioni del pH, facendolo abbassare in estate (massima attività batterica) e rialzare in inverno (affronteremo sempre nei prossimi articoli le comunità microbiche e quelle più interessanti per la Cannabis).
- Pratiche agronomiche: le lavorazioni profonde, portando in superficie gli strati di terra inferiori, impediscono la lisciviazione, rallentando il processo di acidificazione del terreno. Al contrario le lavorazioni atte a migliorare la struttura del terreno favoriscono la lisciviazione. Come la vegetazione influenza il pH di un terreno, viceversa il pH di un terreno ha una notevole influenza sulla vegetazione, in quanto ogni specie vegetale ha un intervallo di pH entro il quale, a parità degli altri fattori della crescita, ha uno sviluppo massimo ed ottimale. Questo perché il pH regola la solubilità dei diversi sali del terreno e quindi la loro disponibilità per le piante.
Il pH del terreno influenza notevolmente l’attività microbiologica, la disponibilità di elementi minerali e l’adattabilità delle varie specie vegetali.
La maggior parte dei batteri, da cui dipendono azotofissazione, nitrificazione e alcuni processi di decomposizione della sostanza organica, prediligono un ambiente sub-acido o leggermente alcalino (pH 6,8÷7,2); lo scostamento da tali condizioni si ripercuote sia sulla disponibilità di elementi nutritivi sia sul processo di umificazione.
I funghi risultano favoriti dall’ambiente acido ed in queste condizioni assicurano la demolizione dei composti organici.
In terreni leggermente alcalini (pH 7÷7,5) piuttosto secchi, sciolti e quindi ricchi di ossigeno si sviluppano prevalentemente gli attinomiceti che riescono a sopperire alla scarsa attività di funghi e batteri in periodi di carenza idrica.
Potere Assorbente del Suolo
Il potere assorbente è la capacità che ha il terreno trattenere momentaneamente, senza legami stabili, l’acqua e gli ioni della soluzione circolante. Si tratta di una funzione importante, perché senza questa proprietà gli ioni verrebbero allontanati con la percolazione, rendendo difficoltosa la nutrizione delle piante.
Il potere assorbente è legato alle caratteristiche organiche ed inorganiche del terreno ed è di diversa natura: meccanica, ionica, chimica e biologica. La più importante tra queste interazioni è quella ionica, che si traduce in reazioni tra cariche opposte tra il terreno (colloidi) e la soluzione circolante.
Proprietà ioniche
Le proprietà ioniche riguardano i colloidi, ovvero riguardano tutte le particelle di dimensione uguale o inferiore al micron. Possiamo dividerle in 3 grandi macrocategorie:
- Colloidi organici (humus): possono presentare come le argille (link articolo precedente) proprietà di scambio cationico o anionico (trattengono cioè molecole cariche positivamente o negativamente) ma come le argille generalmente nei nostri terreni hanno l’effetto di trattenere cationi.
- Minerali argillosi: come abbiamo precedentemente visto le argille hanno forti proprietà d’interazione con i cationi della soluzione circolante, ma tali proprietà sono strettamente legate alla tipologia di suolo e di ph che presenta.
- Idrossidi di Ferro e Alluminio: questi elementi non sono solubili in acqua e nel terreno formano aggregati polimerici capaci di trattenere gli anioni disponibili nella soluzione circolante, e quindi i nostri elementi carichi negativamente (ione nitrato ad esempio N03
Proprietà biologiche
Le piante assorbono ioni e organicati all’interno dei loro tessuti.
Una volta che la pianta ha terminato il suo ciclo di crescita e sviluppo, i residui della coltura contengono ancora quegli elementi organicati che, col tempo, grazie al fenomeno della mineralizzazione e degradazione della s.o. verranno di nuovo resi disponibili nel terreno.
Proprietà chimiche
Senza scendere troppo nello specifico diciamo che esistono degli equilibri all’interno del suolo che oscillano, a seconda del contesto e soprattutto del ph, in una direzione o in un altra. Alcuni elementi si trovano in situazioni di equilibrio tra varie forme che sono più o meno disponibili, e quindi più o meno solubili, e possono essere sottratti da fenomeni di percolazione semplicemente diventando momentaneamente non disponibili (le radici hanno incredibili poteri nel rendere nuovamente disponibili questi composti, ma tratteremo questo argomento nei prossimi articoli).
Proprietà meccaniche
Come spiegato nel primo articolo di questa rubrica, il terreno ha delle proprietà che derivano dalla sua costituzione e una di queste è fondamentalmente legata alla quantità e presenza di micro a macropori.
Questi infatti svolgono la funzione di “filtro” naturale (date le loro dimensioni), potendo trattenere molecole complesse o singoli elementi. Questo è il fenomeno che sfruttano i concimi a lenta cessione: sono infatti semplicemente incapsulati in matrici che disperdono gradualmente il concime nella soluzione circolante del terreno attraverso l’intricato sistema di micro e macropori).
Correlato al potere assorbente vi è la capacità di scambio cationico (CSC), il grado di saturazione in basi (GSB) e infine il potere tampone.
CSC: Quantità di cationi scambiabili che il terreno sa trattenere
CSC Sta per la quantità di cationi scambiabili (Calcio-Potassio-Magnesio-Ammonio e così via) che il complesso adsorbente (terreno) è capace di trattenere. Viene espressa in milliequivalenti per 100 g di terra (meq/100g). L’adsorbimento o scambio cationico è un processo reversibile di superficie che si sviluppa nell’interfaccia tra il suolo e la soluzione circolante.
Nel terreno, lo scambiatore è rappresentato dall’insieme delle particelle solide che hanno dimensioni inferiori a 0,1 μm, in grado di comportarsi come colloidi elettronegativi: queste particelle rientrano nella classe granulometrica dell’argilla e sono rappresentate per lo più dall’humus e dai minerali argillosi .
A valori alti di pH si comportano come colloidi elettronegativi, ma in condizioni ordinarie questi minerali hanno una bassissima capacità di scambio cationico e si comportano come colloidi elettropositivi. La superficie totale sviluppata dai colloidi elettronegativi è denominata genericamente complesso di scambio.
Lo scambio ionico rappresenta uno dei principali meccanismi con cui il terreno trattiene e mette a disposizione delle piante e dei microrganismi elementi quali il calcio, il magnesio, il potassio o l’azoto ammoniacale, perciò la CSC è un indice della potenziale fertilità chimica del terreno.
| Valutazione | CSC (meq/100g) |
|---|---|
|
Bassa |
Meno di 10 |
|
Media |
10 - 20 |
|
Alta |
Oltre 20 |
Valori della Capacità di Scambio Cationico
È un indice per la fertilità potenziale, in quanto non offre un quadro ben definito di quella che è l’effettiva fertilità, ciò che ha importanza nel valore CSC è la natura dei cationi adsorbiti sul complesso di scambio.
Il complesso di scambio è per lo più saturato da ioni H+, ioni Al3+, ioni Ca2+ e Mg2+, K+ e Na+
I processi di scambio ionico sono regolati da un equilibrio dinamico fra la soluzione circolante e il complesso di scambio (vedi figura qui sotto), perciò la percentuale di adsorbimento di una specie chimica aumenta con la sua concentrazione nella soluzione.
A parità di condizioni, tuttavia, esiste un ordine di preferenza determinato dall’affinità che ha il catione nei confronti del complesso di scambio: in altri termini, alcuni cationi sono adsorbiti più facilmente di altri. H+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+
GSB (o TSB): Tasso di Saturazioni in Basi
Un alto valore del TSB, associato ad un’elevata capacità di scambio cationico, denota un’elevata dotazione di basi, in grado di far fronte al fabbisogno nutritivo delle colture per molti anni. La concimazione può essere impostata in modo elastico e deve occuparsi del mantenimento di un alto livello di fertilità secondo il principio della restituzione.
Al contrario, un basso TSB, a prescindere dalla capacità di scambio cationico, denota una scarsa dotazione di basi, probabilmente dovuta ad una carenza nella matrice tellurica o ad un intenso dilavamento. La concimazione deve essere impostata in modo oculato, opera secondo il principio dell’anticipazione, deve essere rapportata ad eventuali cause di perdite, in particolare il dilavamento.
Un secondo aspetto è di natura sia chimica sia fisico-meccanica: quando ad un tasso di saturazione basica elevato si accompagna un’alta percentuale di sodio scambiabile (ESP ≥7) il terreno ha proprietà fisiche negative, derivate dalla distruzione della struttura. Questi terreni hanno un pH eccessivamente alto (superiore a 8,5).
I terreni dotati di alta capacità di scambio cationico manifestano un elevato potere tampone, ossia una resistenza intrinseca alle variazioni di pH, ma il comportamento varia secondo il valore del tasso di saturazione in basi come nella tabella che segue:
| Valutazione | Tasso saturazione in basi |
|---|---|
|
Molto Bassa |
meno del 45% della CSC |
|
Basso |
45-65% della CSC |
|
Ottimale |
65-85% della CSC |
|
Alto |
oltre l'85% della CSC |
Terreni con un TSB relativamente alto (50-70%), manifestano un forte potere tampone, neutralizzando entro ampi margini sia le cause di acidificazione sia quelle di alcalinizzazione.
Terreni con basso TSB sono ricchi di ioni idrogeno e presentano pertanto un’elevata acidità scambiabile. Il potere tampone si manifesta solo verso l’alcalinizzazione, mentre la resistenza intrinseca all’acidificazione è modesta, se non nulla.
Terreni con TSB eccessivamente alto (90-100%), manifestano un elevato potere tampone verso l’acidificazione, mentre la resistenza intrinseca all’alcalinizzazione è modesta.
Potere Tampone
Nel terreno il potere tampone è determinato in gran prevalenza dalla presenza di colloidi organici e minerali parzialmente saturati dalle basi di scambio e dai colloidi elettropositivi, in particolare l’idrossido di alluminio. La proprietà tampone conferita dai colloidi del terreno è dovuta al comportamento, sia dell’humus sia dei minerali argillosi, come acidi deboli, e dell’idrossido di alluminio come base debole.
Il potere tampone di un terreno dipende dalla capacità di scambio cationico (CSC) e dal grado di saturazione basica (GSB): un’alta capacità di scambio, a parità di condizioni, conferisce potenzialmente un elevato potere tampone; le migliori condizioni, per ovvie ragioni, si verificano quando il grado di saturazione basica è dell’ordine del 50%. In definitiva il potere tampone del terreno dipende dalla tessitura, dal tenore in sostanza organica e, infine, dal pH.
A parità di condizioni, infatti, il potere tampone aumenta passando dai terreni sabbiosi ai terreni argillosi e ancora di più ai terreni torbosi, in relazione ai valori della CSC che in genere hanno queste tipologie di suoli.
Abbiamo qui concluso le più importanti caratteristiche fisiche e proprietà chimiche del terreno.
Al termine del percorso analizzeremo insieme un reale referto di analisi di un terreno.
Rubrica Scientifica a cura di Samuele Paganelli
Bibliografia
Active microorganisms in soil: Critical review of estimation criteria and approaches in Soil Biology and Biochemistry, Volume 67, pp.192-211, E. Blagodatskaya, Y. Kuzyakov (2013)
Fondamenti di chimica del suolo, Paolo Sequi (2005)
