Introduzione
Il suolo svolge un ruolo importante in diversi ambiti operativi e gestionali, con implicazioni e interessi che variano in funzione dei differenti utilizzi.
A seconda delle aree di impiego, è necessario garantirne una corretta gestione e individuare gli opportuni indicatori di qualità da utilizzare nella fase di valutazione e di studio.
Aree di utilizzo:
❖ agricoltura
❖ frutticoltura e viticoltura
❖ colture legnose
❖ orticoltura protetta
❖ vivaismo
❖ verde ornamentale
❖ verde sportivo
Indicatori di qualità del suolo
Un indicatore è un parametro, o un valore da esso derivato, attraverso il quale è possibile ottenere informazioni sullo stato di un fenomeno.
Esistono diverse classi di parametri e indicatori mediante i quali vengono valutate le caratteristiche dei suoli in funzione del loro utilizzo:
- caratteristiche fisiche
- caratteristiche chimiche
- caratteristiche biologiche
Tra le caratteristiche chimiche vi sono alcuni parametri, determinabili mediante analisi elementare, che forniscono indicazioni rilevanti.
Sostanza organica
La sostanza organica del suolo è un potenziale indicatore ambientale, poiché è correlata a numerosi aspetti della produttività e della sostenibilità degli agroecosistemi e della conservazione ambientale.
Essa rappresenta una riserva di nutrienti ed energia per microrganismi e piante e interviene nella loro disponibilità attraverso i meccanismi di scambio.
Il termine sostanza organica del suolo si riferisce a tutta la materia organica presente nel suolo, includendo componenti viventi e non viventi.
I componenti viventi della sostanza organica del suolo comprendono le radici attive e gli organismi viventi, mentre quelli non viventi includono gli essudati radicali, il materiale vegetale e animale in decomposizione, l’humus e il carbone.
La sostanza organica del suolo è costituita in gran parte da carbonio, ossigeno e idrogeno, ma contiene anche numerosi nutrienti essenziali per la crescita delle piante, come azoto, fosforo, zolfo e altri elementi nutritivi.
Valutazione della sostanza organica del suolo
La sostanza organica del suolo (SOM) è comunemente, ma in modo non corretto, utilizzata come sinonimo di carbonio organico del suolo (SOC).
La sostanza organica del suolo si differenzia infatti perché include anche altri elementi quali idrogeno, ossigeno, fosforo, zolfo e azoto, mentre il carbonio organico del suolo rappresenta una misura del contenuto di carbonio organico nei suoli.
L’importanza degli elementi
La sostanza organica del suolo è costituita per circa il 58% da carbonio.
L’analisi del carbonio nel suolo è importante perché il carbonio del suolo svolge un ruolo fondamentale nella salute e nella fertilità del suolo ed è inoltre un contributore significativo ai cicli globali del carbonio. Comprendere la quantità e la distribuzione del carbonio nel suolo consente di valutare meglio gli effetti dell’uso del territorio e delle pratiche di gestione sulla salute del suolo e può anche supportare le strategie di mitigazione del cambiamento climatico attraverso l’aumento del sequestro di carbonio nel suolo.
L’azoto è necessario per una crescita sana delle piante e per il corretto sviluppo fisiologico; quantità inferiori al fabbisogno ottimale limitano la resa potenziale e la qualità proteica. Anche un eccesso di azoto può influire negativamente sulla crescita delle piante e sulla produzione.
Gli agricoltori dovrebbero puntare ad apportare azoto in modo da soddisfare le esigenze colturali, al fine di ridurre le perdite ambientali e massimizzare l’efficienza dei fertilizzanti. Le piante utilizzano l’azoto per incrementare la crescita vegetativa e quindi impostare il potenziale produttivo; ciò aumenta l’area fotosintetica, favorendo una maggiore produzione di carboidrati e il riempimento della granella.
Il rapporto C/N nel suolo è il rapporto tra carbonio organico e azoto e rappresenta un indicatore chiave della salute del suolo, dell’attività microbica e della disponibilità dei nutrienti. Un rapporto equilibrato e sano è ideale per la vita microbica e per una decomposizione efficiente, con intervalli ottimali spesso indicati tra circa 12:1 e 24:1.
Un rapporto basso (meno carbonio e più azoto) può portare a una decomposizione più rapida e a un rilascio più veloce dell’azoto, mentre un rapporto elevato (più carbonio e meno azoto) può indurre i microrganismi a “immobilizzare” temporaneamente l’azoto disponibile nel suolo per degradare il materiale ricco di carbonio, con il rischio di una carenza di azoto per le piante.
La mineralizzazione del suolo, il riciclo dei residui colturali e la lisciviazione sono i principali processi del suolo che determinano i livelli di zolfo disponibile per le piante durante la stagione di crescita.
La maggior parte dello zolfo presente nel suolo si trova nella sostanza organica. L’apporto di zolfo dipende quindi dalla concentrazione di sostanza organica e dalla velocità della sua decomposizione, necessaria a mantenere la disponibilità del nutriente. La sostanza organica può mineralizzare lo zolfo organico sotto forma di solfato (SO₄²⁻) quando il rapporto carbonio/zolfo è sufficientemente basso da determinare un apporto netto.
Il solfato non assorbito dalle piante è soggetto a lisciviazione; pertanto, nei suoli a tessitura grossolana e in condizioni di elevata piovosità, la disponibilità di zolfo assimilabile risulta generalmente limitata.
Possiamo quindi vedere come l’analisi degli elementi carbonio, azoto e zolfo sia di grande importanza nello studio dei suoli.
Norme internazionali
Esistono diverse tecniche analitiche per determinare carbonio, azoto e zolfo nei campioni di suolo.
In particolare, si possono considerare alcune norme internazionali che definiscono alcune di queste tecniche:
❖ ISO 15178 – Soil quality — Determination of total sulfur by dry combustion
❖ ISO 13878 – Soil quality — Determination of total nitrogen content by dry combustion
❖ ISO 10694 – Soil quality — Determination of organic and total carbon after dry combustion
Analizzatori elementari
La “combustione secca” è definita, di solito, come un metodo in cui il campione viene bruciato in ossigeno, o in una miscela di ossigeno e gas vettore, in condizioni tali da convertirlo in cenere e prodotti gassosi della combustione. Questi consistono principalmente in anidride carbonica, vapore acqueo, azoto elementare e/o ossidi di azoto, ossidi e ossiacidi dello zolfo e alogenuri di idrogeno.
I prodotti della combustione vengono trattati in modo da garantire che qualsiasi idrogeno associato allo zolfo o agli alogenuri presenti nei prodotti della combustione venga liberato sotto forma di vapore acqueo. Gli ossidi di azoto vengono ridotti ad azoto, e i prodotti della combustione che potrebbero interferire con le successive procedure di analisi dei gas vengono rimossi. Le frazioni di massa di anidride carbonica, vapore acqueo e azoto nel flusso gassoso vengono quindi determinate quantitativamente mediante appropriate procedure strumentali di analisi dei gas.
Il contenuto di zolfo in un campione di suolo viene determinato riscaldando il campione a una temperatura minima in un flusso di gas contenente ossigeno. Lo zolfo legato organicamente e inorganicamente viene convertito in SO₂. Questa reazione può, in alcuni casi, richiedere temperature più elevate o l’aggiunta di catalizzatori, modificatori o acceleratori. A temperature inferiori a 1350°C, può formarsi SO₃ in presenza di ossigeno in eccesso. Questo SO₃ deve essere ridotto a SO₂ mediante un opportuno reagente, ad esempio il rame. Lo SO₂ prodotto dalla combustione viene misurato tramite spettrometria a infrarossi, conducibilità termica o altra tecnica di rilevamento adeguata.
Questa procedura è nota come combustione catalitica ad alta temperatura.
Tutti gli analizzatori elementari della serie 80 sono conformi alle norme sopra menzionate.
A seconda dell’elemento chimico di interesse, è possibile scegliere uno degli analizzatori riportati di seguito:
Suggerimenti analitici
Poiché le caratteristiche chimiche dei suoli non sono sempre le stesse, la concentrazione degli elementi può variare significativamente da un tipo di campione all’altro.
Inoltre, la quantità di campione da analizzare, per ottenere una buona ripetibilità, dipende dall’omogeneità dello stesso:
- se il campione è omogeneo, la quantità da analizzare può essere limitata (pesate micro)
- se il campione è eterogeneo, la quantità da analizzare deve essere aumentata per garantire una buona ripetibilità (pesate semi-macro)
La regola d’oro dell’analisi elementare
Anche se uno strumento può analizzare fino a 200 mg o più, la cosa più importante è pesare la quantità minima di campione necessaria per ottenere analisi ripetibili.
In questo modo si ottengono buoni risultati risparmiando il consumo di elio, ossigeno e reagenti chimici.
