1.

Introduzione

Suolo Aggregato di minerali non consolidati e di particelle organiche, prodotto dalle azioni combinate del vento, dell'acqua e della degradazione organica. I suoli, che rappresentano la copertura superficiale della maggior parte delle terre emerse, variano ampiamente da luogo a luogo. La composizione chimica e la struttura fisica del suolo in ogni località sono determinate dal tipo di materiale geologico di origine, dalla copertura vegetale, dalla durata dei processi di alterazione, dalla topografia, e infine anche dai cambiamenti artificiali generati dalle attività umane. In natura, i cambiamenti nei suoli sono graduali, salvo nel caso di avvenimenti catastrofici. La coltivazione della terra, però, priva il suolo della sua copertura naturale e quindi della sua protezione dai processi di erosione provocati dall'acqua e dal vento, rendendo possibili rapide alterazioni. Vedi anche Degrado del suolo.

In alcune località vengono impiegati metodi per prevenire le pericolose alterazioni del suolo dovute a un'eccessiva coltivazione, e in qualche caso è stato addirittura necessario ricostituire i suoli già compromessi.

La conoscenza delle principali caratteristiche strutturali dei suoli è importante nei progetti di costruzione di edifici, di strade o di altre strutture sulla superficie o al di sotto di essa. Tutte le proprietà dei suoli, quali ad esempio la presenza di minerali e componenti organici, il grado di aerazione e la capacità di trattenere acqua, sono inoltre di grande importanza per gli agronomi: le piante, infatti, hanno necessità specifiche e molto diverse, e non esiste un suolo ideale idoneo alla crescita di tutte le varietà; le caratteristiche necessarie a una crescita regolare dei raccolti vengono talvolta ottenute grazie a un'efficace gestione dei terreni, condotta sulla base di conoscenze specifiche delle proprietà dei suoli.

2.

Natura del suolo

I componenti principali del suolo sono i detriti inorganici insolubili, prodotti dall'alterazione e disgregazione di rocce superficiali, le sostanze nutritive solubili assimilabili dalle piante, le varie forme di materia organica, vivente o meno, i gas di varia natura e l'acqua.

La natura fisica del suolo è invece determinata dalla presenza relativa di particelle di varie dimensioni. Il materiale inorganico presente nei suoli ha dimensioni estremamente variabili: da ciottoli e ghiaia a particelle estremamente piccole, di diametro inferiore al millesimo di millimetro. Le particelle più grandi, come la sabbia e la ghiaia, sono perlopiù chimicamente inerti, mentre quelle più piccole, principali componenti delle argille, fungono da serbatoio di sostanze nutritive per le radici delle piante. Le dimensioni e la natura di queste particelle inorganiche condizionano in larga misura la capacità di un suolo di trattenere acqua, elemento vitale per la crescita di qualunque pianta.

La frazione organica del suolo è costituita da resti non ancora decomposti di origine vegetale e animale, insieme a quantità variabili di materiale organico amorfo denominato humus. La frazione organica rappresenta il 2-5% della parte più superficiale del suolo nelle regioni umide, ma può essere inferiore allo 0,5% nei suoli aridi o superiore al 95% in quelli torbosi.

La parte liquida dei suoli è costituita prevalentemente da acqua che contiene in soluzione un gran numero di sostanze minerali, ossigeno e anidride carbonica. La soluzione che permea il suolo è altamente complessa e non del tutto conosciuta scientificamente; essa è estremamente importante poiché rappresenta il mezzo attraverso cui le sostanze nutrienti raggiungono le radici delle piante; inoltre, quando la soluzione manca di uno o più degli elementi necessari per la crescita della vegetazione, il suolo risulta sterile.

I gas principali contenuti nel suolo sono ossigeno, azoto e anidride carbonica. Il primo di essi è fondamentale per il metabolismo e la crescita delle piante, in quanto la sua presenza e il suo assorbimento attraverso le radici sono necessari per i processi metabolici degli organismi vegetali e per lo sviluppo di vari batteri o di altri organismi responsabili dei processi di decomposizione dei materiali organici.

3.

Tipi di suolo

I suoli presentano grande variabilità in quanto ad aspetto, fertilità e caratteristiche chimiche, a seconda dei materiali minerali e vegetali che hanno portato alla loro formazione. Il colore è uno dei criteri distintivi più semplici. Il colore scuro, ad esempio, è spesso indice di un alto quantitativo di humus; di conseguenza una regola generale, anche se non priva di eccezioni, afferma che i suoli scuri sono più fertili di quelli di colorazione chiara; talvolta, però, i suoli risultano molto scuri o neri a causa di un contenuto particolarmente alto di alcuni minerali, oppure per eccessiva umidità. I suoli che presentano una tinta bruno-rossastra contengono generalmente ossidi di ferro che non sono stati sottoposti a condizioni di elevata umidità; il colore rosso di un suolo, pertanto, costituisce in generale un'indicazione del fatto che quel suolo è ben drenato, non troppo umido e fertile; spesso una colorazione rossastra può risultare dalla recente formazione di sostanze minerali non assimilabili dalle piante. Quasi tutti i suoli gialli o giallastri devono il loro colore a ossidi di ferro che hanno reagito chimicamente con l'acqua; essi sono spesso scarsamente drenati e in genere poco fertili. I suoli grigiastri possono essere carenti di ferro o ossigeno, oppure possono presentare un eccesso di sali alcalini, come il carbonato di calcio.

La struttura generale di un suolo dipende dalla proporzione relativa delle particelle di differente dimensione che lo costituiscono. Le particelle vengono convenzionalmente distinte in sabbia, limo (o silt) e argilla. I granelli di sabbia hanno diametro compreso tra 2 mm e 0,05 mm; le particelle che costituiscono il limo variano tra 0,05 e 0,002 mm di diametro; quelle di argilla invece hanno dimensioni inferiori a 0,002 mm. A differenza delle particelle di sabbia, distinguibili a occhio nudo e al tatto, quelle di limo sono appena osservabili senza l'ausilio di un microscopio, mentre quelle di argilla sono del tutto indistinguibili e assumono consistenza gommosa se vengono inumidite.

A seconda delle proporzioni di sabbia, limo e argilla, i suoli vengono convenzionalmente classificati in numerosi gruppi. In particolare i suoli caratterizzati da alte percentuali di sabbia sono di solito incapaci di trattenere quantità di acqua sufficienti per consentire una crescita ottimale delle piante; inoltre gran parte del loro contenuto di sali minerali necessari alle piante viene dilavata e si deposita negli strati profondi. I suoli che contengono una maggiore percentuale di argilla o limo, invece, riescono a trattenere sia l'acqua, sia le sostanze minerali. Quando la proporzione di argilla è eccessiva, tuttavia, il suolo tende a trattenere acqua in eccesso, e in questi casi diventa inadatto alla coltivazione, anche perché non è sufficientemente aerato da consentire una normale crescita delle piante.

4.

Classificazione dei suoli

I suoli vengono raggruppati in classi a seconda delle loro caratteristiche generali, in particolare sulla base della composizione e della morfologia. La maggior parte dei suoli presenta una stratificazione caratteristica; la natura, il numero, lo spessore e la disposizione degli strati, chiamati orizzonti, sono di grande importanza dal punto di vista dell'identificazione e della classificazione di un suolo.

Le proprietà di un suolo dipendono da quali processi sono entrati in gioco nel corso della sua formazione. Infatti, con il passare del tempo, alcune sostanze vengono aggiunte al suolo, mentre altre vengono sottratte. Processi estremamente comuni, come il trasferimento di sostanze da un orizzonte all'altro o i cambiamenti di forma che alcuni materiali possono subire, avvengono con rapidità diverse e in molte direzioni, dando luogo ai differenti tipi di orizzonte che possono coesistere in un suolo e alla varietà di aspetti che può assumere lo stesso tipo di orizzonte.

I suoli che condividono alcune caratteristiche comuni vengono raggruppati in serie; le serie strettamente imparentate vengono riunite in famiglie. A loro volta, le famiglie vengono organizzate in gruppi; i gruppi in sottordini e i sottordini in ordini.

5.

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.

6.

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.

7.

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.