Fonte: periodico "Fertilizzanti"
Articolo a cura di Laura Crippa
laura.crippa@unimi.it
Articolo estratto dal volume "I substrati di coltivazione. Aspetti teorici ed applicativi di un fattore chiave delle produzioni in contenitore" Edagricole
Granulometria
Con il termine granulometria o tessitura si intende la distribuzione dimensionale delle particelle solide, mentre per struttura si intende l'attitudine delle particelle ad aggregarsi tra loro per formare particelle a dimensione maggiore: entrambe queste caratteristiche fisiche concorrono a determinare la porosità totale, la sua distribuzione in macropori e micropori e di conseguenza la quota occupabile dall'aria e dall'acqua di irrigazione nelle diverse condizioni idriche.
Generalmente nei suoli sia naturali che coltivati esiste una attitudine più o meno spiccata delle particelle a strutturarsi, cioè ad aggregarsi tra loro e quindi la struttura è un fattore che in genere influenza fortemente la porosità. In un substrato di coltivazione, al contrario, questo fenomeno è secondario e pertanto la porosità è più strettamente legata alla sola granulometria (particelle a dimensione maggiore tendono a impaccarsi meno di particelle più fini e quindi a determinare una porosità superiore).
Una chiara rappresentazione della granulometria è fornita dalle curve di distribuzione granulometrica (cfr. Figura 1): esse sono curve di frequenza cumulativa, nelle quali al valore di diametro delle particelle (mm) posto in ascissa corrisponde in ordinata il valore percentuale in peso delle particelle aventi diametro inferiore e uguale.
La scala dell'asse delle ascisse può essere espressa linearmente o in scala logaritmica. La forma della curva fornisce una rapida comprensione della distribuzione delle particelle: i segmenti orizzontali indicano l'assenza di particelle nel relativo intervallo dimensionale, mentre segmenti verticali corrispondono a una loro abbondanza.
Un'ulteriore informazione desumibile dalla curva granulometrica è data dall'andamento di crescita della pendenza della curva: per uno stesso materiale un andamento di crescita graduale rispetto a uno ripido significa che il materiale occuperà, a parità di peso, un volume inferiore a seguito del riempimento delle cavità inter-granulari da parte di particelle via via più piccole.
Nei substrati sono generalmente presenti componenti organici e minerali, di origine naturale o artificiale, caratterizzati dalle forme più diverse (sferica, cilindrica, parallelepipedo, fibrosa, con superfici lisce o scabre ecc.), ciascuna delle quali con una propria ripartizione dimensionale delle particelle, la cui reciproca distribuzione spaziale e relazione influenza la porosità.
Vale in ogni caso il fatto che, quando particelle di differenti dimensioni vengono mescolate tra loro, il volume risultante è inferiore alla loro somma e di conseguenza anche la porosità, poiché le particelle più piccole si interpongono tra le più grandi, come esemplificato nella Figura 2.
Nella stragrande maggioranza dei casi le curve di distribuzione granulometrica sono espresse come percentuale in peso del materiale passante al vaglio rispetto al peso totale, e solo occasionalmente come percentuale in volume.
Molti autori come Brown e Pokorny (1975) ritengono che quest'ultimo modo di operare sia più valido e in effetti, soprattutto nel caso di substrati compositi, dato l'ampio range di densità reale tra i costituenti organici e minerali, sarebbe molto meglio esprimersi in volume anziché in peso.
Tuttavia tale approccio risulta dal punto di vista analitico assai più laborioso e ne spiega la rarità.
Capacità per l'aria e per l'acqua hanno tra loro una relazione complementare che è in stretto rapporto con la granulometria: al crescere della dimensione delle particelle diminuisce la capacità per l'acqua e aumenta quella per l'aria e viceversa, come si può comprendere facilmente dalla Figura 3 che si riferisce a torba di sfagno. Analoghe relazioni valgono anche per gli altri materiali componenti i substrati, ciascuno caratterizzato da uno specifico andamento.
La capacità per l'acqua delle torbe e in genere dei costituenti organici dei substrati, è condizionata principalmente dalle particelle aventi dimensione inferiore a 1 mm. Infatti un modo per valutare, sulla base della granulometria, la capacità di ritenzione idrica e l'acqua facilmente disponibile è dato dall'Indice di Grossolanità (Coarseness Index), ovvero dalla percentuale in peso delle particelle aventi diametro superiore a 1 mm.
Al crescere dell'Indice di Grossolanità si riducono la capacità di ritenzione idrica, l'acqua facilmente disponibile e la conducibilità idraulica, nell'intervallo tra O e 10 kPa.
Per torbe e materiali organici torba-sostitutivi ottenute sui materiali in purezza, esistono buone correlazioni tra le particelle inferiori a 1 mm e il parametro capacità per l'aria, tuttavia la relazione granulometria/ porosità per l'aria è di scarso ausilio nel caso di miscele, anche di torbe di diversa provenienza geografica (Prasad e Ni Chualain, 2004).
È necessario infatti tenere presente che la dimensione granulometrica che determina il valore ideale di porosità per aria e acqua varia a seconda dei materiali. A titolo di esempio vengono riportate di seguito alcune indicazioni per torba di sfagno, cortecce di pino e sabbia in purezza (Landis et al., 1990). Per le torbe di stagno l'intervallo 0,8-6,0 mm è ritenuto ottimale poiché le particelle inferiori a 0,8 mm fanno predominare la microporosità e di conseguenza la facilità alla saturazione idrica e quindi il rischio di asfissia radicale.
Col crescere delle dimensioni delle particelle il rapporto tra macropori e micropori sale fino a che, sopra 6,0 mm, i macropori predominano e il substrato non sarà in grado di trattenere acqua sufficiente per lo sviluppo delle piante (Puustjarvi e Robertson, 1975).
L'intervallo dimensionale indicato per le cortecce di pino è inferiore rispetto a quello della torba di stagno: in questo caso sono infatti le particelle inferiori a 0,5 mm a esercitare l'effetto maggiore sulla capacità per l'aria e l'acqua nei substrati. La capacità per l'aria diminuisce molto nelle particelle di corteccia inferiori a 0,25 mm, mentre l'acqua disponibile viene incrementata soprattutto dalle particelle nell'intervallo 0,1-0,25 mm.
L'analisi granulometrica delle torbe ha un significato relativo in quanto le particelle possono avere forme molto diverse tra loro; a questo si aggiunge la presenza di aggregati caratterizzati da differente stato di coesione: molti aggregati posso essere artificialmente frantumati durante la vagliatura che deve essere eseguita su campioni con un valore di umidità inferiore al 50% per evitare impaccamenti. Il fenomeno della riduzione della granulometria a seguito della vagliatura viene mostrato in tabella: dieci repliche dello stesso campione hanno subito tre successive setacciature che hanno indotto un aumento della frazione più fine a spese delle due più grossolane, mentre le zone intermedie sono rimaste invariate.
Effetto vagliature successive dello stesso campione sulla dimensione granulometrica (modificato da Puustjarvi, 2004) | |||
Percentuale della massa del campione (p p-1) | |||
Diametro particelle | Una vagliatura | Due vagliature | Tre vagliature |
> 20 mm | 7,00 | 6,01 | 5,05 |
10-20 mm | 12,09 | 12,05 | 11,06 |
4-10 mm | 21,09 | 21,08 | 21,08 |
2-4 mm | 12,09 | 12,09 | 12,09 |
1-2 mm | 12,03 | 12,03 | 12,05 |
< 1 mm | 33,03 | 34,06 | 35,06 |
L'aggiunta a miscele di cortecce a granulometria 0,5-5 mm o 0,5-2 mm di aliquote della frazione inferiore a 0,5 mm in rapporto 4:1 e 3:1 ha comportato un dimezzamento della capacità per l'aria e un aumento fino a sei volte dell'acqua facilmente disponibile (cfr. Figura 4). Per la sabbia la dimensione ideale si ha quando il 60% della massa è compresa tra 1,0-0,25 mm con non più del 3% inferiore a 0,1 mm o superiore a 2 mm.
Confrontando fibra di cocco e torba di sfagno, a parità di distribuzione granulometrica, la prima possiede una maggiore capacità per l'aria e una minore per l'acqua facilmente disponibile: si hanno infatti bilanci aria/acqua
analoghi a quelli di torba quando l'Indice di Grossolanità è decisamente più basso (29% per la fibra di. cocco, 63% per la torba). Inoltre le particelle con intervallo dimensionale 0,125-1,0 mm hanno una influenza marcata e significativa sulle caratteristiche fisiche studiate mentre è risultato molto minore l'effetto esercitato da particelle aventi diametro inferiore a 0,125 mm e superiore a 1,00 mm (Abad et al., 2005).
La maggiore capacità per l'aria rispetto alla torba di sfagno è riconducibile alla microstruttura della fibra di cocco le cui particelle possiedono, a parità di dimensione, una porosità superficiale relativa superiore a quella della torba di sfagno (41 % rispetto a 12%) mentre la porosità interna è superiore nella torba, 51 % contro 41 % (Fornes et al., 2003).
In genere la granulometria non trova spazio tra le caratteristiche apposte in etichetta mentre da quanto visto, poiché influenza grandemente le proprietà fisiche del substrato, è un parametro utile per dare una prima sintetica informazione circa l'utilizzo più appropriato (specie coltivata, sistema di coltivazione).