Il terreno o suolo

È il risultato del processo della pedogenesi, essa avviene grazie ad alterazioni fisico-meccaniche,

chimiche e biologiche che roccia madre e minerali .presenti sulla superficie terrestre subiscono .

Fasi del terreno:solida, liquida e gassosa.

25%

Aria

25%

50%

AriaAcqua Solidi

Profilo di un suolo

Macropori

Ø > 10 µm

Micropori

Ø < 10 µm

Acqua nel terreno

La fase liquida presente nel terreno è definita “soluzione circolante”, questa definita “soluzione circolante”, questa

comprende anche i sali disciolti in essa.

Caratteristiche idrologiche

• Sono quelle che riguardano i rapporti terreno/pianta, in quanto il terreno è da considerare come un serbatoio di acqua per le piante che ci vivono.piante che ci vivono.

• Principale caratteristica idrologica del terreno è la capacità di trattenere acqua nei suoi pori opponendosi alla forza di gravità.

Forme di acqua nel suolo

• Igroscopica, frazione trattenuta dal terreno sotto forma di vapore (il prelevamento è possibile col metodo gravimetrico, in stufa a 105 °C per 24-48 ore)

• Capillare non utilizzabile, trattenuta nei micropori di • Capillare non utilizzabile, trattenuta nei micropori di dimensione < 0,2 µm, con molta forza.

• Capillare utilizzabile, trattenuta da micropori di Ø compreso tra 0,2 e 10 µm con forza non molto elevata che può essere superata dalla pressione osmotica delle radici.

• Gravitazionale, presente nei macropori in seguito ad apporto artificiale o naturale. (Acqua di percolazione)

% frazioni idriche nel terreno

167

2

48 5055

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Parte solida

Acqua capillare non utilizzabile

1625

33

20

1810

16 2

0%

10%

20%

30%

40%Acqua capillare utilizzabile

Acqua gravitazionale

Parte solida 48 50 55

Acqua capillare non utilizzabile 16 7 2

Acqua capillare utilizzabile 20 18 10

Acqua gravitazionale 16 25 33

Argilloso Medio impasto Sabbioso

Potenziale idrico

Rappresenta il lavoro necessario a vincere le forze che tengono unita l’acqua alle particelle forze che tengono unita l’acqua alle particelle

di terreno.

(Ψ)=Ψm+Ψg+Ψπ

+ nel caso di falda artesiana;0 nel caso di falde freatiche o terreno saturo;0 nel caso di falde freatiche o terreno saturo;

- terreno insaturo, è necessario compiere lavoro, l’acqua è sottoposta a tensione e per estrarla è necessario esercitare una certa suzione

Ψ prevalente

• Gravitazionale, nel caso di un suolo pieno d’acqua.

• Matriciale, dovuto da forze di coesione, nel caso di terreno umido.caso di terreno umido.

• Matriciale, dovuto da forze di adesione, nel caso di terreno secco.

• Osmotico, a causa di elevata concentrazione di sali presenti nel terreno.

pF

• Rappresenta un metodo molto impiegato per esprimere il potenziale idrico (Ψ), corrisponde al logaritmo decimale del valore assoluto della pressione espresso in millibar.

• Es. 1000 mb corrisponde a pF 3.

• Es. 300 mb corrisponde a pF 2,5.

• Es. 20000 mb corrisponde a pF 4,3.

Valori di pressione in mb riferiti al potenziale idrico

600700800900

1000

pF 2 pF 2,2 C.c.

0100200300400500600

pF 2 pF 2,2 C.c. pF 2,5 pF 3

pF 2,5 pF 3

Valori di pressione in mb riferiti al potenziale idrico

12000

14000

16000

pF 2 pF 2,2 C.c.

0

2000

4000

6000

8000

10000

pF 2 pF 2,2C.c.

pF 2,5 pF 3 pF 4 pF 4,2P.a.

pF 2,5 pF 3pF 4pF 4,2 P.a.

La variazione di (Ψ) di un

terreno.

Esso è variabile in relazione alla quantità di acqua Esso è variabile in relazione alla quantità di acqua trattenuta (umidità) “ υ” , evidenzia una curva

continua, diversa secondo la natura del terreno.

Rapporti tra υ e Ψ in terreni di diversa natura

Costanti idrologiche

• Capacità idrica massima.

• Capacita di campo.

• Punto di appassimento.

• Coefficiente igroscopico.• Coefficiente igroscopico.

Costanti idriche nel

terreno

Capacità idrica massima “CIM”

• È rappresentata dall’ Ψ= 0 • Viene allontanata grazie alla forza di gravità e

non viene in alcun modo trattenuta dal terreno.non viene in alcun modo trattenuta dal terreno.

• È chiamata acqua gravitazionale e corrisponde alla macroporosità del terreno.

Capacita di campo “CIC”

• Non è altro che l’acqua contenuta nei micropori del terreno, in questi spazi la matrice solida riesce a vincere la forza di gravità e trattenere acqua.

• Questa è chiamata acqua d’imbibizione capillare, in quanto sono le forze capillari quelle che la trattengono, il volume massimo trattenuto dal terreno è chiamato il volume massimo trattenuto dal terreno è chiamato CIC o potere di ritenzione.

• È compresa tra valori di -300 e -100 mb, corrispondenti a circa pF 2,4 e 2.

• Man mano che l’acqua del terreno diminuisce per ET, la sua parte rimanente si trova in pori sempre più piccoli e viene trattenuta con maggior forza, per tanto la forza di suzione esercitata dai peli radicali per prelevare acqua deve vincere quella del Ψm.

Punto di appassimento “PA”

• È lo stadio oltre il quale una pianta non riesce più a prelevare acqua dal terreno, quindi appassisce

permanentemente, tale punto corrisponde a Ψ pari a -15000 mb, quindi pF 4,2.a -15000 mb, quindi pF 4,2.

• Lo sforzo di suzione delle redici oltre questa soglia è superato solo dalle alofite e dalle exerofite.

• Otre il PA il terreno contiene l’acqua igroscopica.

Possiamo quindi affermare che

• La sola umidità del terreno non permette di stabilire il valore agronomico dell’acqua.

• A parità di umidità terreni di diversa natura sono • A parità di umidità terreni di diversa natura sono in stato idrico totalmente diverso.

• Per valutare in maniera agronomicamente corretta l’umidità dobbiamo collegare essa al suo pF.

RU e RFU

• L’utilizzazione dell’acqua per le piante si ha nella fase tra la C.C. e il P.a., ossia la riserva utilizzabile “RU”.

RU= CIC-PA

• Di essa solo una parte è disponibile per tutte le specie, essa e definita riserva facilmente utilizzabile “RFU” .

RFU= CIC-UCI

UCI (umidità critica d’intervento) è un parametro variabile da specie a specie corrisponde a circa il 50% della RU

Misura dell’acqua nel terreno

• Misura dell’umidità col metodo gravimetrico, quantificando la variazione di peso o volume di un campione di terra in stufa a 105 °C per 24-48 ore.

• Misura del Ψ col tensiometro, quest’ultimo tramite un’ampolla di ceramica porosa piena d’acqua alla profondità d’interramento voluta, in terreno saturo, non permette all’acqua di entrare o uscire, ma in un terreno permette all’acqua di entrare o uscire, ma in un terreno che tende ad asciugarsi cede acqua e il manometro con cui è collegato misura la variazione di pressione, al contrario in un terreno che viene irrigato. Permette di misurare con precisione stadi che partono da Ψ=0 fino a Ψ=2,9 oltre tale valore può entrare aria nello strumento e avere un parametro falsato. Oggi vengono impiegati nel settore vivaistico i minitensiometri, applicabili nei vasi, che riescono a rilevare variazioni di pressione grazie a sensori elettronici e permettono di automatizzare l’irrigazione.

Valori di pressione in mb riferiti al potenziale idrico

12000

14000

16000

pF 2 pF 2,2 C.c.

0

2000

4000

6000

8000

10000

pF 2 pF 2,2C.c.

pF 2,5 pF 3 pF 4 pF 4,2P.a.

pF 2,5 pF 3pF 4pF 4,2 P.a.

Valori di pressione in mb riferiti al potenziale idrico

600700800900

1000

pF 2 pF 2,2 C.c.

0100200300400500600

pF 2 pF 2,2 C.c. pF 2,5 pF 3

pF 2,5 pF 3

Contenuto idrico in g di acquain 100 g di terreno a parità di Ψ

800

1000

1200

0

200

400

600

800

C.i.m. pF 0 C.i.c. pF 2,2 P.a. pF 4,2

SabbiaLimoLimo-argillaTorboso

Contenuto idrico in g di acquain 100 g di terreno a parità di Ψ

800

1000

1200

60

70

80

90

0

200

400

600

800

C.i.m. pF 0 C.i.c. pF 2,2 P.a. pF 4,2

SabbiaLimoLimo-argillaTorboso

0

10

20

30

40

50

60

C.i.m. pF 0 C.i.c. pF 2,2 P.a. pF 4,2

SabbiaLimoLimo-argilla

Movimento dell’H2O nel suolo “forze agenti e resistenza al flusso”

• Le forze agenti (o motrici), sono legate al pF, esso genera flusso grazie a ΔΨ.

• La resistenza al flusso, o meglio per comodità il reciproco ossia la conducibilità idrica “K”, è un parametro variabile in funzione alle dimensioni e alla forma dei pori che costituiscono il terreno, quindi la struttura e la tessitura granulometrica.struttura e la tessitura granulometrica.

AcquaΨm e Ψπ

Ψg

AcquaAcqua

Conducibilità idrica “K” in terreni diversi

• La K è un parametro molto variabile, è minimo nelle argille compatte ma massimo nelle sabbie grosse.

• È un parametro incostante,

PietrePietre Ø >200 mmØ >200 mm

CiottoliCiottoli Ø 20Ø 20--200 mm 200 mm

Classi granulometriche del suolo sec. ISSS

• È un parametro incostante, perché varia al cambiare dell’assestamento del terreno.

• Una struttura del terreno ottimale permette una buona K dell’acqua anche in terreni argillosi.

CiottoliCiottoli Ø 20Ø 20--200 mm 200 mm

GhiaiaGhiaia Ø 2Ø 2--20 mm20 mm

Sabbia grossaSabbia grossa Ø 2Ø 2--0,2 mm0,2 mm

Sabbia finaSabbia fina Ø 0,2Ø 0,2--0,02 mm0,02 mm

LimoLimo Ø 0,02Ø 0,02--0,002 mm0,002 mm

ArgillaArgilla Ø < 0,002 mmØ < 0,002 mm

Movimento H2O nel terreno saturo

• Lo stato di saturazione idrica del terreno determina la formazione di un ambiente asfittico, quindi non idoneo alle normali coltivazioni agrarie (sono eccezioni il riso, e l’idroponica). l’idroponica).

• In caso di elevati apporti idrici sia naturali che artificiali bisogna garantire lo sgrondo dell’acqua in eccesso.

• Nel terreno saturo il Ψ è zero. Il Ψ che genera il flusso idrico è quello gravitazionale, l’acqua dunque si muove da punti a Ψg > a punti con Ψg <, quindi in direzione verticale verso il centro di gravità. Va considerato pero che la K (conducibilità idrica) riveste notevole importanza perché la struttura e la tessitura del terreno condizionano il flusso.

Movimento H2O in terreno insaturo

• Quando i pori del terreno contengono anche aria i movimenti idrici sono soprattutto influenzati dal Ψm.

• Non c’è K se non c’è acqua nel terreno, quindi al diminuire dell’acqua nel terreno si riduce la K . dell’acqua nel terreno si riduce la K .

• In terreni insaturi riveste molta importanza agronomica l’acqua capillare, quindi il fenomeno della “capillarità”, cioè lo spostamento di H2O nel suolo in qualunque direzione verso i potenziali maggiormente negativi. I moti capillari diventano difficoltosi al diminuire dell’acqua nel terreno, soprattutto in terre sabbiose, dove l’acqua capillare trattenuta è poca.

Velocità d’infiltrazione (I)

• Non è altro che la penetrazione di una determinata quantità di acqua nel terreno nell’unità di tempo, cioè la discesa dentro il profilo del suolo.

• Viene espressa praticamente in mm/h.

• Diminuisce man mano che il terreno assorbe acqua.

• 0,00001m/s = 36 mm/h = 0,1 m3/s/ha

Possiamo affermare che …….

• In terreni dove prevale la macroporosità (sabbiosi) K è < in caso di insaturità idrica, ma > allo stato di saturità.

• Nei terreni ricchi di micropori (limosi e argillosi), K è sempre basso, ma diminuisce più lentamente rispetto ai terreni sabbiosi.sabbiosi.

Nelle normali condizioni di coltivazione il terreno non è mai uniformemente umido, come dopo una breve pioggia il flusso è

discensionale (Ψm+Ψg); a causa dell’ET e l’assimilazione delle piante lo strato superficiale si asciuga, il flusso è ascensionale

(Ψm); riscontrando molti sali nel terreno derivati da una concimazione l’acqua migrerà verso essi per diluirli (Ψπ); nel caso di terreni irrigati a file alternate, il flusso porterà l’acqua

verso i punti asciutti (Ψm+Ψg);

Percorso dell’acqua in terreno sabbioso e argilloso nel tempo

0 cm

Pro

fon

dità

Terreno sabbioso Terreno argilloso

150 cm

100 cm

50 cm

Pro

fon

dità

Come stabilire quando irrigare?

Bisogna valutare e conoscere i seguenti parametri:

• ETP

• ETc

• Fabbisogno idrico mensile

• Bilancio idrico mensile

• Turno• Velocità d’infiltrazione (I)• Durata dell’adacquamento (D)• Corpo d’acqua (CA)• Superficie della parcella irrigua (S)

• Bilancio idrico mensile

• RU

• RFU

• Volume d’adacquamento

• Efficienza d’irrigazione

• Superficie della parcella irrigua (S)• Misura salinità dell’acqua• Fabbisogno di lisciviazione (L)

Volume d’adacquamento(Va)• È la quantità d’acqua da apportare al terreno ad ogni

irrigazione, è espressa in m3/ha o mm in altezza.

• Va valutata per gestire correttamente l’irrigazione che su base

empirica porta a sprechi e mancanza di tempestività quindi stress idrici.

• Vanno conosciute le costanti idrologiche espresse in U % sul volume.

Calcolo UCI su specie vegetali diverse

MesofiteMesofite XerofiteXerofite IgrofiteIgrofiteMesofiteMesofite XerofiteXerofite IgrofiteIgrofite

Umidità % alla CIC (% vol.)Umidità % alla CIC (% vol.)3030 3030 3030

Umidità % al PA (% vol.)Umidità % al PA (% vol.) 1212 1212 1212

RU (Acqua utilizzabile) (% vol.)RU (Acqua utilizzabile) (% vol.) 1818 1818 1818

RFU (RFU (Frazione facilmente utilizzabile) Frazione facilmente utilizzabile)

(fraz. RU)(fraz. RU)

50 %50 %

(= 0,5)(= 0,5)

75 % 75 %

(= 0,75)(= 0,75)

25 % 25 %

(=0,25)(=0,25)

Umidità critica d’intervento (% vol.)Umidità critica d’intervento (% vol.) 2121 16,516,5 25,525,5

UCI= 30-(18X0,5)=21 UCI= 30-(18X0,75)=16,5

Va ed efficienza d’irrigazione

• RU= CIC-PA RFU=CIC-UCI

Es. CIC=34% UCI=25% PA=18%

RU= 34-18=16% RFU=34-25=9%

• Va= ha di terreno considerati * altezza in metri strato di terreno esplorato dalle radici * RFU.terreno esplorato dalle radici * RFU.

Va= 10.000*0,45*0,09= 405 m3 di acqua come RFU.

• Considerando le perdite per ET, ruscellamento e eccessi dovuti a mancata omogeneità di bagnatura la quantità d’acqua da apportare considerando un’ E.I. del 95% sarà:

405 m3*0,95=384,75 m3 ----� 405 m3-384,75 m3=20,25 m3

405 m3 +20,25 m3= 425,25 m3 di acqua da apportare per compensare il difetto dell’efficienza d’irrigazione.

Turno

• È l’intervallo di tempo espresso in giorni che passa tra un’irrigazione e l’altra.

• Viene calcolata in funzione d’ETc media del periodo e del VA.periodo e del VA.

• È espressa in mm o m3/ha.

ETc= ETPxKc Es. in mm 4,12x1,65=6,8

T=VA/ETc Es. in mm 180/6,8=26,5

Durata dell’adacquamento (D)

• È il tempo che si impiega per fornire al terreno il volume d’adacquamento stabilito.

• D in h= VA in mm : I in mm/h

• Es. VA= 325 mm I= 36 mm/h

VA= 325:36= 9,03 “9 ore” 0,03 ore= 0,03x60= “1,8 minuti”

Corpo d’acqua (CA)

• È la quantità d’acqua espressa in l/s di cui si dispone per effettuare l’irrigazione; quando si dipende da una rete di distribuzione è riferita al turno dell’utente secondo i propri diritti per soddisfare le esigenze del suo Va. soddisfare le esigenze del suo Va.

Es. 6 l/s --15 l/s.

Deve essere adeguato e controllato per evitare sprechi e perdite.

Superficie della parcella irrigua (S)

• Consiste nello stabilire la superficie in “ha”, nonché la forma da dare alla parcella da irrigare, in considerazione del “CA” disponibile e della “I” dell’acqua nel terreno da irrigare. dell’acqua nel terreno da irrigare.

• S= CA/I CA in l/s ---- I l/s·ha

• Es. CA=42 l/s I=250 l/s·ha

S= 42/250=0,168 (ha di superficie della parcella) ovvero 1680 m2.

Qualità dell’acqua irrigua

Non possiamo limitarci a considerare le esigenze del sistema pianta-terreno, dobbiamo

conoscere le caratteristiche dell’acqua d’irrigazione e gestire i suoi pregi e/o difetti.

Valutazione della provenienza

• Acqua di falda, freatica o artesiana, proviene dal sottosuolo, ha temperatura di circa 10 °C nelle varie stagioni, ed è tranne in rari casi molto chiara e priva di grandi residui.di grandi residui.

• Acqua di superficie, deriva da fiumi, laghi, fossi e campi irrigati, risulta quindi torbida e con temperature diverse durante l’anno; può anche essere inquinata di sali, residui di fitofarmaci ecc… .

Contenuto di sostanze tossiche

• La presenza di elevate quantità di specifici elementi nell’acqua d’irrigazione può determinare fitotossicità sulle coltivazioni sensibili. Principalmente si riscontrano sensibili. Principalmente si riscontrano problemi legati all’alta concentrazione di boro, sodio e cloro sulle piante maggiormente sensibili.

Presenza di solidi sospesi

• Sostanze solide possono essere presenti nell’acqua d’irrigazione, esse vanno controllate e gestite riferendosi al coefficiente di torbida (g/m3).coefficiente di torbida (g/m3).

• L’acqua torbida determina: ostruzioni degli impianti d’irrigazione, inquinamento di ortaggi da foglia, guasti a pompe prelevatrici d’acqua.

Temperatura

• Non va trascurata in quanto molte piante risentono gli sbalzi termici, la temperatura dell’acqua deve essere più vicina possibile a quella di terreno/vegetazione in relazione al tipo di irrigazione adottato. adottato.

• Nel periodo estivo acque fredde possono essere riscaldate mantenendole a contatto con l’aria come nel caso delle caldane delle risaie.

Presenza di sali disciolti

• Acque ricche di sali non consentono in normale sviluppo alle coltivazioni, in alcuni casi lo rendono impossibile, vanno quindi corrette, nonché se necessario bisogna coltivare specie resistenti a cui distribuirle.distribuirle.

• Le acque possono anche essere impiegate per dilavare sali contenuti nel terreno il quale alcune volte ne è troppo ricco, anche a seguito di errate concimazioni eseguite da agricoltori inesperti.

Misura salinità dell’acqua

• Tramite evaporazione in stufa pesando il residuo solido esprimendolo in g/l o mg/l (ppm).

• Tramite misura di CE (conduttivita elettrica), questa può essere convertita in residuo fisso moltiplicandola per 0,7. (RF= CE*0,7)0,7. (RF= CE*0,7)

• CE può essere espressa in:1. dS/m (RF g/l)2. µS/cm (RF ppm)• Per convertire i µS/cm in dS/m si divide per 1000 e

viceversa. Es. 560 µS/cm :1000= 0,56 dS/m.

Fabbisogno di lisciviazione (L)

• È la quantità di acqua da apportare al terreno necessaria a dilavare sali in eccesso.

• L= ____CEi____5 CEt – CEi 5 CEt – CEi

L= quantità % di acqua necessaria a dilavare.CEi= conduttività elettrica dell’acqua d’irrigazione.CEt= conduttività elettrica dell’estratto di terreno saturo

massima accettabile.Es. L= ____6____ = 6_ = 0,122 = 12,2 %

(5*11) – 6 49