FRAZIONE MINERALE (O INORGANICA)

La composizione di un tipico suolo produttivo comprende un 95% di materiale inorganico e un 5% di materiale organico (benché alcuni suoli, come la torba, contengano fino al 95% di materiale organico).

La frazione minerale (o inorganica) del terreno comprende un'ampia varietà di minerali (quarzo, caolinite, gesso, geotite, carbonato di calcio e magnesio, ossidi e idrossidi di ferro e alluminio, ecc.), che derivano da processi di alterazione delle rocce.

La frazione inorganica garantisce il supporto fisico per le piante e crea un sistema di pori che, attraversati da acqua ed aria, consentono la crescita dei vegetali. L’abbondanza e il tipo di minerale presente sono fattori importanti per determinare la produttività di un suolo.

FRAZIONE ORGANICA

La frazione organica del suolo rappresenta circa l’1-3% della fase solida in peso e il 12-15% in volume; ciò significa che essa costituisce una grossa parte delle superfici attive del suolo.

La misurazione della frazione organica del suolo, eseguita mediante il metodo Walkley-Black, si basa sul dosaggio del contenuto di carbonio organico, ottenuto per ossidazione con bicromato di potassio e successivamente moltiplicato per un coefficiente di conversione pari a 1,724.

In base al contenuto percentuale di sostanza organica, il suolo può essere così classificato:

Le funzioni della sostanza organica nel suolo sono numerose:

• Miglioramento delle proprietà fisiche del suolo: struttura, permeabilità, capacità di ritenzione idrica, sofficità ecc. Riduce ad esempio la formazione di strati impermeabili nei suoli limosi, e limita il compattamento e l’erosione nei suoli argillosi;
• Aumento della C.S.C. (capacità di scambio cationico);
• Nutrizione, ovvero mineralizzazione e rilascio di elementi nutritivi (N, P, K ecc.);
• Stimolazione dell’accrescimento e della funzione assorbente radicale (mediante composti intermedi, quali aminoacidi, nucleotidi, vitamine, auxine, antibiotici, ecc.);
• Azione sulla microflora e microfauna.

La frazione organica origina dalla decomposizione di residui vegetali (rami, foglie) e animali (spoglie, insetti). Tali residui sono sottoposti ad una continua trasformazione, più o meno rapida, da parte di microorganismi, che danno origine, da una parte, a composti minerali semplici (processo di mineralizzazione) e, dall’altra, all’humus (processo di umificazione).

Le sostanze humiche rappresentano la matrice organica più diffusa negli ecosistemi del nostro pianeta. Esse comprendono un’ampia categoria di composti organici, con peso molecolare compreso tra poche centinaia e centinaia di migliaia di Dalton.

Le sostanze humiche si dividono in tre frazioni, in base alla diversa solubilità in alcali e acidi diluiti:

• Humina, insolubile sia in acidi che in alcali;
• Acidi humici, solubili in alcali ma non in acidi;
• Acidi fulvici, solubili sia in acidi che in alcali

Non è possibile esprimere un’unica formula di struttura delle molecole humiche, ma in generale esse consistono in composti polimerici a base aromatica, con gruppi funzionali e/o catene alifatiche sostituenti. Il rapporto C/N è di circa 10 (≈ 50% C e 5% N). Più precisamente:

• Gli acidi humici contengono una maggiore percentuale di C, N ed S rispetto agli acidi fulvici;
• Gli acidi fulvici sono più ricchi di atomi di O e di gruppi carbossilici, chetonici e alcolici rispetto agli acidi humici.

I fattori che influiscono sul processo di umificazione comprendono:

• il tipo di sostanza organica:
  • Quantità prodotta annualmente
  • Composizione chimica (la lignina fornisce humus in maggior misura rispetto a composti solubili, amido e cellulosa)
  • Rapporto C/N: il rapporto C/N ottimale è pari a 25; rapporti minori di 10 o maggiori di 50 sono più favorevoli alla mineralizzazione, e non alla umificazione.
• Il clima, principalmente in termini di temperatura e piovosità. Ad esempio, climi caldo-aridi promuovono l’ossidazione e quindi la mineralizzazione della sostanza organica (processo chiamato eremacausi)
• Il contenuto di ossigeno del suolo. Ad esempio, una elevata presenza di ossigeno favorisce la mineralizzazione, mentre una sua scarsa presenza favorisce la torbificazione
• Gli interventi antropici, quali lavorazioni, sistemazioni, concimazioni, irrigazioni, avvicendamento, ecc.

Per ogni sostanza organica è possibile definire il Coefficiente isoumico (K1), ossia la quantità di humus stabile che si forma dall’unità di peso di un determinato materiale organico dopo un tempo minimo di 3 anni. Si definisce “A” la quantità di sostanza organica apportata con i residui colturali che si trasforma in humus, che è pari alla quantità di residui colturali apportati (es. foglie e radici) moltiplicata per il coefficiente isoumico.

Si definisce coefficiente di distruzione dell’humus, o tasso di mineralizzazione (K2), la frazione di humus che viene annualmente mineralizzato, asportato e lisciviato dal terreno. Dipende principalmente dal tipo di terreno, in funzione della sua macroporosità e del relativo potenziale redox: varia infatti dal 2,5% (per i terreni sabbiosi) all’1% (per i terreni argillosi). Si definisce “P” la quantità di sostanza organica persa per mineralizzazione, asportazione e lisciviazione, che è pari al contenuto iniziale di sostanza organica moltiplicato per K2.

Il bilancio umico, ossia la variazione netta di sostanza organica, è pari alla differenza A – P. al raggiungimento di uno steady state tra i due processi, il terreno può essere classificato come segue in base al contenuto di humus:

Classificazione dei terreni in base al contenuto in humus (da Gaucher, 1968)

Per portare in pareggio il bilancio della sostanza organica nel suolo è necessario apportare la giusta quantità di sostanza organica (Q). Essa si calcola con la seguente formula:

Q = (H x K2)/K1

dove:

• Q = sostanza organica da apportare al terreno per mantenere costante il suo contenuto in humus
• H = quantità di humus presente
• K2 = coefficiente di distruzione dell’humus nel terreno considerato
• K1 = coefficiente isoumico del fertilizzante organico che si intende utilizzare