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