Suolo

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Chimismo dei suoli

Il suolo è stato paragonato a un laboratorio chimico estremamente complesso nel quale si svolge un grande numero di reazioni, che coinvolgono quasi ogni elemento conosciuto. Alcune reazioni sono relativamente semplici e ben conosciute, ma nella loro grande maggioranza esse sono estremamente complesse e non completamente comprese dagli studiosi di pedologia. In generale, i suoli sono composti principalmente da silicati, a partire dal semplice biossido di silicio, il quarzo, agli altamente complessi alluminosilicati idrati, principali costituenti delle argille. Gli elementi di maggiore importanza per la crescita delle piante sono fosforo, zolfo, azoto, calcio, ferro e magnesio. Tuttavia la ricerca recente ha mostrato che le piante hanno necessità anche di piccole ma significative quantità di elementi come il boro, il rame, il manganese e lo zinco.

Le piante estraggono le sostanze nutritive dai colloidi presenti nel suolo, che ne condizionano fortemente le proprietà agricole. Essi sono costituiti da particelle estremamente minute prodotte dall'alterazione fisica e chimica di sostanze minerali; sono composti in varia proporzione da ossidi idrati di ferro, alluminio e silicio, e da alcuni minerali argillosi come la caolinite e la montmorillonite.

In regioni non molto piovose i suoli sono soggetti a una lisciviazione solo moderata e di conseguenza trattengono gran parte dei loro componenti originali, come il calcio, il potassio e il sodio. Colloidi di questo tipo si espandono fortemente quando vengono inumiditi e tendono a disperdersi in acqua; inoltre, quando vengono fatti asciugare, tendono a rapprendersi in una sorta di gelatina, fino a formare masse completamente impermeabili.

Laddove il suolo è ricoperto da foreste, i colloidi organici e inorganici vengono trascinati verso il basso attraverso il suolo stesso dall'azione dell'acqua, formando uno strato concentrato nella parte inferiore del suolo e cementando le altre particelle ivi presenti.

Una delle importanti caratteristiche dei suoli colloidali è la capacità di prendere parte a un tipo particolare di reazione chimica noto come scambio di basi. In questa reazione, un composto viene modificato per scambio di uno dei suoi componenti con un altro elemento chimico; pertanto, gli elementi prima legati al composto colloidale possono liberarsi e diventare disponibili come nutrimento per le piante. Quando elementi fertilizzanti, come ad esempio il potassio, vengono aggiunti artificialmente a un suolo, una parte di questo diviene immediatamente disponibile per le piante, mentre la parte rimanente prende parte allo scambio di basi e si conserva nel suolo, incorporata nei colloidi.

Uno degli esempi di scambio di basi più semplici e più importanti dal punto di vista dell'agricoltura è la reazione che avviene quando il carbonato di calcio (di formula chimica CaCO₃) viene usato per neutralizzare l'acidità; l'acidità dei suoli, che può essere definita come concentrazione degli ioni idrogeno, può infatti pregiudicare la salute di molte piante: i legumi, ad esempio, non possono crescere su suoli acidi.

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L'acqua del suolo

Come si è accennato in precedenza, la quantità di acqua disponibile in un dato suolo influisce in modo determinante sulla sua produttività agricola. Presente sia sotto forma di vapore acqueo, sia allo stato liquido, l'acqua occupa circa un quarto del volume di un suolo produttivo. La quantità d'acqua trattenuta dipende dalla dimensione e dalla disposizione dei pori. In suoli grossolani e poco compatti, l'acqua tende a essere drenata rapidamente per gravità, lasciando un piccolo residuo, mentre i suoli a granulometria fine, che hanno di solito una maggiore porosità totale, trattengono una maggiore quantità d'acqua. Solo i due terzi circa dell'acqua trattenuta dal suolo (dopo che quella in eccesso è stata drenata dalla gravità) sono disponibili per essere utilizzati dalle piante; la parte rimanente è trattenuta dalle particelle del suolo.

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Materiali organici dei suoli

Il termine generale per designare il complesso di materiali organici presenti nel suolo è humus. L'humus non è una miscela stabile di sostanze chimiche, ma piuttosto un complesso continuamente mutevole costituito da materia organica morta, in tutte le sue fasi di disfacimento. Il processo di degradazione della materia organica è causato dall'azione di un gran numero di microrganismi, come funghi microscopici e batteri, che attaccano e digeriscono le sostanze organiche di cui è costituita la materia vivente e le riducono a composti più semplici di cui le piante si possono nutrire. Un tipico esempio di azione batterica è la formazione di ammoniaca da proteine animali e vegetali.

Altri batteri ossidano l'ammoniaca per formare nitriti, e altri ancora ossidano i nitrati, composti dell'azoto che possono essere utilizzati dalle piante (vedi Nitriti e Nitrati). Alcuni batteri sono anche in grado di estrarre l'azoto direttamente dall'aria (vedi Fissazione dell'azoto) e di renderlo così disponibile nel suolo. Anche le parti di humus che non sono state decomposte o che hanno subito solo una decomposizione incompleta contribuiscono alla fertilità del suolo, favorendone la porosità.