La sostanza organica nel terreno

La sostanza organica nel terreno

Fonte articolo: Rivista "Fertilizzanti"
di Silvio Fritegotto

Molto spesso si sottovaluta l'importanza della sostanza organica, ma essa, oltre all'estrema importanza come fonte di nutrienti per il sistema vegetale, ha anche un enorme ruolo come riserva di carbonio.

La sostanza organica del terreno rappresenta  più grande riserva terrestre di carbonio (C), con 1500 miliardi di tonnellate di C organico, mentre nell'atmosfera sono presenti 720 miliardi di tonnellate di C sotto forma di anidride carbonica (CO2) e solo 560 si trovano nella biomassa vegetale. Tali for­me sono rimaste in un equilibrio stabile fino all'avven­to delle attività umane e dell'era industriale, quando l'uso di combustili e la deforestazione hanno determinato una forte diminuzione della biomassa vegetale e della sostanza organica del terreno, con conseguente aumento dell'anidride carbonica in atmosfera.
La sostanza organica quindi, oltre all'estrema importanza come fonte di nutrienti per il sistema vegetale, ha anche un enorme ruolo come riserva di carbonio. Questo ruolo è balzato all'attenzione solo recentemente, quando il problema dell'emissione di anidri­de carbonica nell'atmosfera e il conseguente aumen­to della temperatura hanno raggiunto dimensioni tali da richiamare l'attenzione pubblica e costringere a uti­lizzare tutti i mezzi a disposizione per ridurre le emis­sioni di CO2. Infine bisogna sottolineare l'importan­za ambientale di preservare la sostanza organica per combattere il disastro socio-economico derivante dal progredire dei fenomeni erosivi e di desertificazione dei terreni agricoli.
Da qui nasce la necessità di conoscere a fondo che cos'è la sostanza organica, come arriva al suolo e come si trasforma, quali sono i fattori che influenza­no la mineralizzazione e l'accumulo e infine quali sono le sue funzioni nel sistema terreno agrario.
Il contenuto di sostanza organica nei terreni varia da meno dell'1% nei suoli molto sabbiosi o deserti­ci, a valori medi tra l'1 e il 4% nei terreni agrari, fino a oltre il 10% nei suoli forestali, soprattutto in ambiente montano, e a più del 90% nelle torbe.
La sostanza organica del terreno è costituita da molecole a base di carbonio, azoto, ossigeno, idro­geno e in misura minore fosforo, potassio, zolfo, fer­ro ecc.
La sostanza organica labile è costituita da com­posti organici di base come gli zuccheri, i peptidi, le proteine enzimatiche, gli acidi nucleici, che possono essere presenti liberi nel terreno.
La sostanza organica stabile è costituita dall'hu­mus che è in grado di migliorare le caratteristiche fisi­che e strutturali, chimiche e biochimiche del suolo, ha funzioni in parte nutrizionali, attiva alcune funzioni metaboliche, microbiche ecc.
Nel terreno la sostanza organica si trova in diffe­rente stadi di evoluzione:

COSA È L'HUMUS?

L'humus è un composto di natura polimerica con
composizione incostante a seconda della genesi, a elevato peso molecolare, con caratteristiche colloida­li, molto resistente al deterioramento, con rapporto C/N = 10(= 50% C e 5% N).
Durante il processo di umificazione si perde C e quindi si ha la concentrazione di N (Azoto).



COSA FA L'HUMUS?

L'humus (o sostanze umiche) del terreno:

  • rende un terreno meno fragile o meglio strutturato;
  • aumenta la capacità di un terreno di catturare luce e calore mediante la sua colorazione scura;
  • costituisce una fonte di cibo a lungo termine per i microrganismi;
  • interviene nelle loro attività di crescita o riproduzione;
  • ha la capacità di "legare" alcuni metalli come il fer­ro o l'alluminio, che sono molto importanti per la crescita delle piante, restituendoli alla pianta stes­sa nel momento del bisogno.

GLI ATTORI DELLA UMIFICAZIONE

I lombrichi assicurano il mescolamento nel terreno dei residui organici. Portano la sostanza organica a con­tatto con i microrganismi. Gli insetti del terreno, insie­me ad altri artropodi svolgono un lavoro di sminuzza-mento e amminutamento dei residui organici, consen­tendo ai microrganismi del terreno di accedere a tut­te le parti dei residui organici.
Batteri e microrganismi crescono rapidamente quando della sostanza organica è aggiunta al terreno con i sovesci, i residui colturali, il letame, i concimi orga­nici ecc. Essi svolgono una veloce degradazione dei componenti organici quando sono semplici come gli zuccheri, gli aminoacidi e le proteine di alta qualità. La degradazione sarà lenta quando i componenti sono più complessi come la cellulosa, la lignina, la chitina ecc.

INFLUENZA DELLA SOSTANZA ORGANICA SULLE PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEL TERRENO

La sostanza organica ha un effetto diretto sulla cre­scita delle piante grazie alla sua influenza sulle pro­prietà fisiche, chimiche e biologiche del terreno. Essa infatti favorendo la strutturazione, facilita le coltivazio­ni e consente la circolazione di aria e soluzioni nutriti­ve all'interno del terreno stesso. Ha un'elevata super­ficie specifica, interagisce con i microelementi e con i minerali, agisce come scambiatore cationico, infatti ha un'elevata CSC (Capacità di Scambio Cationico) e costituisce una riserva di azoto.
La sostanza organica contiene inoltre il 20-80% del fosforo presente nel terreno, e oltre il 90% dello zolfo totale. Essa costituisce la fonte energetica per i batteri azoto-fissatori, favorisce lo sviluppo delle radi­ci (quindi le possibilità nutritive della pianta), e la ger­minazione dei semi. Stimola processi fisiologici e bio­chimici del metabolismo cellulare e svolge una funzio­ne di filtro permettendo di diminuire gli effetti tossici di metalli pesanti e fitofarmaci.
Nel dettaglio, la sostanza organica può dar luo­go allo sviluppo di aggregati, di dimensioni varia­bili a seconda delle caratteristiche di tessitura del terreno, ovvero della prevalenza tra le componenti minerali di sabbia, limo e argilla. Queste particelle possono disporsi e organizzarsi spazialmente gra­zie all'azione di ioni o cementi organici e inorgani­ci e costituire quella che viene chiamata la struttu­ra del suolo determinando la forma e le dimensio­ni degli spazi vuoti (macropori e micropori) all'in­terno di questo.
La presenza di sostanza organica garantisce una buona porosità, che aumenta l'aerazione e il drenag­gio del terreno. Ciò favorisce lo sviluppo delle radi­ci, l'attività della biomassa ed è di stimolo per l'attivi­tà dei cicli degli elementi nutritivi da cui dipende la fer­tilità del terreno.
La conservazione di una buona struttura del terreno ha poi delle implicazioni ambientali connesse con l'ero­sione. Infatti, lo sfaldamento degli aggregati e il conse­guente ruscellamento in seguito a violente piogge por­tano alla perdita degli strati superficiali del terreno più ricchi in materiale nutritivo causandone l'impoverimen­to, e conseguenti problemi di inquinamento e fenome­ni di eutrofizzazione e interramento di canali e fiumi.



La sostanza organica ha inoltre una forte influenza sul pH del terreno, in quanto provoca una sua legge­ra acidificazione, perché stimola la crescita della bio-massa microbica che produce CO2. Inoltre le radici di molte piante rilasciano acidi organici come l'acido ossalico, il citrico ecc. La sostanza organica influenza la capacità di ritenzione idrica non solo perché aumenta la porosi­tà e migliora la struttura del suolo, ma anche perché è in grado di trattenere grandi quantitativi di acqua. L'acqua trattenuta dalla sostanza organica influen­za notevolmente il regime di temperatura del suolo a causa della sua capacità termica. Il terreno infatti si raffredda e si riscalda molto più lentamente quando il contenuto di acqua è elevato. Un fattore molto impor­tante nel determinare la temperatura del terreno è anche il suo colore. Anche bassi contenuti di sostan­za organica possono modificare intensamente il colo­re del suolo perché la sostanza organica può essere finemente suddivisa e ricoprire le particelle argillose.
La quantità di humus prodotta dai diversi materia­li organici secchi o freschi, dipende da diversi fatto­ri che vediamo più avanti, e la resa in humus è lega­ta prevalentemente dalla qualità della sostanza orga­nica di partenza.
Di grande importanza è il rapporto tra Carbonio e Azoto (C/N) contenuti nei materiali interrati. Questo, infatti, influenza molto i processi di umificazione e i tem­pi del rilascio degli elementi nutritivi. In linea generale, si può dire che con un rapporto C/N basso (<10) si ha un rapido rilascio di nutrienti e una scarsa umificazione, mentre con un rapporto alto (>30) accade l'inverso. La resa in humus della paglia di frumento, per esempio, è diversa dal letame o da un sovescio. Va detto comun­que che, affinché un materiale organico possa esse­re trasformato in humus, è necessaria la presenza di sostanza organica di origine vegetale: le sole deiezioni animali non sono in grado di dare humus.
Il valore della resa in humus, viene quantificato da un coefficiente, detto coefficiente isoumico, espresso col simbolo Kl, e viene applicato alla sostanza orga­nica contenuta nei materiali di partenza.

Coefficiente di mineralizzazione (K2) e tasso di mineralizzazione della sostanza organica

Il coefficiente di mineralizzazione (K2) indica la quan­tità di S.O. che mediamente si consuma o, meglio, si mineralizza in un anno. Questo coefficiente varia in funzione delle caratteristiche pedologiche ed è influenzato dal clima e dalla gestione del suolo. Assume valori elevati per i terreni leggeri e ossigena­ti, e valori più bassi per quelli pesanti. La mineraliz­zazione è contenuta nelle stagioni fredde e più spin­ta, nei periodi di siccità e nelle stagioni caldo umide. E' esaltata dall'aerazione del terreno conseguente alle lavorazioni, quindi dallà lunghezza del periodo in cui questo resta scoperto e arieggiato. Sulla base dei lavori di diversi autori il valore medio di K2 da < 1,0% per i terreni argillosi, fino al 2,2% per i terreni sabbiosi.

Per effettuare il calcolo della S.O. mineralizzata in un anno in un determinato tipo di terreno, i dati neces­sari sono solo tre:

a)   il peso del terreno;

b)   la percentuale di S.O. presente;

c)   il K2 attribuito al tipo di terreno.

a) Peso del terreno. Il peso di un ettaro di terreno per la profondità dello strato arabile, per esem­pio di circa 30 cm, va dalle 3.000 tonnellate per un terreno argilloso, alle oltre 4.000 per un terreno sabbioso. Questi valori si ottengono moltiplicando i 3.000.000 di dm3 (equivalenti a litri) contenuti nel parallelepipedo formato dai 10.000 mq di un etta­ro di terreno con un'altezza di 0,30 m, per il peso specifico attribùito a quella tipologia di terreno.

Bilancio della sostanza organica

A questo punto la domanda è: quanta S.O. occor­re apportare per portare in pareggio il bilancio della S.O. nei suolo (Q) ?

Q (H x K2)/K1

dove:

Q = sostanza organica da apportare al terreno per mantenere costante il suo contenuto in humus (in S.S.);

H = quantità di humus presente;

K2 = coefficiente di distruzione dell'humus nel terreno = 1,4%;

Kl= coefficiente isoumico del fertilizzante organico che si intende utilizzare.

Il calcolo seguente invece, vuole calcolare la quan­tità di letame che sarebbe necessario apportare per reintegrare la quantità di S.O. persa senza interrare la paglia di grano come residui di coltivazione (per sem­plicità di esempio di calcolo non si considerano le stoppie e le radici che restano sul campo):

Q = (720 q.li/ha x 0,014)/0,30 = 33,6 q.li/ha di S.S. di letame

Poiché il letame ha un contenuto di S.S. del 22%

33,6/0,22 = 152,73 q.li/ha di letame bovino media­mente maturo.

 

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