08152 - CHIMICA DEL SUOLO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento lo studente possiede le conoscenze di base sulla genesi dei suoli, la loro composizione e le proprietà chimico-fisiche e biologiche. Le informazioni fornite consentono di comprendere a livello molecolare i meccanismi che regolano l'attività delle superfici del suolo e la funzionalità degli agro-ecosistemi.

Contenuti

A)     Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della matematica, della fisica, della chimica, della biologia vegetale e della microbiologia agraria. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti di base erogati durante il primo anno di corso.

 

B)     Unità didattiche

 

1. Cenni principi di formazione ed evoluzione del suolo (Totale unità didattica 4 ore)

Pedogenesi – processi chimici, fisici e biologici e fattori di formazione ed evoluzione del suolo.

 

2. Costituenti del suolo (Totale unità didattica 10 ore)

2.1 Fase solida

Componenti minerali – minerali, cristalli, raggi ionici e numeri di coordinazione, silicati, struttura fillosilicati, allòfane, ossidi e idrossidi, carbonati.

Componenti organici – classificazione e cenni sui processi di trasformazione. Sostanze non umiche: carboidrati, composti azotati, composti fosforati, composti solforati, lipidi. Sostanze umiche: estrazione, frazionamento, classificazione, composizione e proprietà chimico fisiche.

2.2 Fasi fluide (cenni di base)

Componente liquida – il potenziale dell'acqua nel suolo, la ritenzione idrica, il movimento dell'acqua.

Componente gassosa – l'aria tellurica, scambi gassosi, il potenziale di ossidoriduzione.

 

Conoscenze acquisite nelle unità didattiche 1 e 2:

• Conosce i processi di formazione del suolo e la struttura dei suoi principali costituenti.
• Conosce le principali caratteristiche chimico fisiche dei componenti minerali e organici.
• Conosce le principali proprietà delle componenti fluidi.

 

3. Proprietà chimico fisiche del suolo (Totale unità didattica 12  ore)

 

3.1 Proprietà Fisiche (cenni di base)

La tessitura, struttura, densità e porosità.

3.2 Proprietà Chimiche

Proprietà superficiali – superficie specifica particelle del suolo, origine delle cariche.

L'adsorbimento e lo scambio cationico – modelli, spessore e potenziale del doppio strato, le basi di scambio, caratteristiche dello scambio, C.S.C., affinità, serie liotropiche, equazioni di scambio, effetti di diluizione.

L'adsorbimento e lo scambio anionico – gli anioni nel suolo, adsorbimento specifico. L'adsorbimento dei fosfati, isoterme ed equazioni, meccanismi di dissoluzione-precipitazione.

La reazione del suolo – definizione di pH del suolo, la misura del pH del suolo, acidità attiva e scambiabile, classificazione suoli in base al pH, pH ed elementi nutritivi, pH e attività biologiche del suolo, principali sistemi tampone e meccanismi di regolazione del pH del suolo.

 

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3:

• Conosce i parametri che definiscono le principali proprietà fisiche del suolo e le loro relazioni con le proprietà chimiche.
• Conosce i processi e le teorie che caratterizzano i processi di scambio alla superficie delle particelle di suolo e le loro relazioni con la fertilità del suolo.
• Conosce i meccanismi che definiscono la reazione del suolo ed i sistemi tampone che agiscono al suo interno.
• Conosce le relazioni che si stabiliscono tra reazione del suolo e la sua fertilità.

 

 

4. Biochimica del Suolo (Totale unità didattica 10 ore)

4.1 Il suolo come sistema biologico

Gli organismi del suolo – classificazione funzionale, i batteri e la catena del detrito, attività microbica e proprietà del suolo.

Gli enzimi del suolo – localizzazione enzimi, enzimi extracellulari loro classificazione, meccanismi di stabilizzazione, catalisi enzimatica eterogenea, funzioni e proprietà.

4.2 La rizosfera

La rizosfera – definizione, rizodeposizioni ed essudati radicali, gradienti rizosferici, fattori che influenzano il rilascio degli essudati, mobilità nutrienti nella rizosfera  ( il caso del fosforo).

4.3 La sostanza organica e la sua dinamica

Il ciclo del C – fonti del C, degradazione, umificazione e mineralizzazione.

Umificazione – teorie, ruolo degli enzimi, tempo di residenza medio del C, bilancio del C.

Funzioni agronomiche sostanza organica – effetto sulle proprietà fisiche del suolo, effetti nutrizionali, effetti sulle attività enzimatiche extracellulari, attività pseudo - ormonali.

 

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4:

• Conosce il ruolo e le funzioni svolte dagli organisimi viventi presenti nel suolo.
• Conosce il ruolo funzionale ed ecologico svolto dagli enzimi extracellulari presenti nel suolo.
• Conosce il concetto di rizosfera ed i fattori che ne determinano la formazione.
• Conosce i processi che definiscono il ciclo del C nel suolo.

 

 

5. Suoli anomali (Totale unità didattica 6 ore)

Suoli acidi – formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

Suoli salini – formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

Suoli sodici - formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

 

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5:

• conosce le caratteristiche e le tecniche di correzione dei suoli anomali.

 

 

6. Esercitazioni (Totale unità didattica 18 ore)

Dopo discussione preliminare relativa all'importanza, nell'agricoltura moderna, di eseguire accurate analisi di caratterizzazione chimico fisica del suolo, gli studenti vengono portati nel laboratorio didattico di chimica agraria. Le attività laboratoriali s'incentrano sulla determinazione di alcune delle principali caratteristiche fondamentali del suolo: tessitura, reazione, calcare totale, sostanza organica, capacità di scambio cationico, salinità ecc. ecc.. Le esercitazioni proseguono con la discussione dei risultati analitici ottenuti. La discussione, anche in funzione degli argomenti sviluppati durante le lezioni frontali, avrà lo scopo principale di creare un continuo collegamento tra i parametri chimico fisici misurati e il loro significato in termini di funzionalità del suolo. Al termine dell'unità di esercitazione gli studenti sono invitati a stendere una breve relazione. Il contenuto della relazione può rappresentare un argomento d'esame.

 

Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo di materiale distribuito dal docente e reso disponibile in rete e degli appunti di lezione.

Si consiglia lo studio del testo:

AA.VV. Paolo Sequi Coord., Patron Editore Bologna

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due parti:

1)      Didattica frontale: attraverso la somministrazione delle unità didattiche in aula lo studente acquisisce le conoscenze necessarie alla comprensione dei processi di natura chimica, biochimica e microbica che stanno alla base del funzionamento del sistema suolo. L'acquisizione delle conoscenze e la capacità di comprensione saranno costantemente monitorate, durante lo svolgimento delle lezioni frontali, attraverso una continua interazione tra docente e studenti. L'interazione docente studenti, attività che si concretizzerà nella richiesta del docente di discutere argomenti trattati nell'insegnamento anche in funzione della loro ricaduta su problematiche di stretta attualità inerenti alla disciplina insegnata, avrà anche lo scopo di promuovere lo sviluppo di autonomia di giudizio e migliorare le abilità comunicative. 

2)      Esercitazioni: lo studente partecipa a esperienze di laboratorio che hanno lo scopo di fornire parametri analitici utili alla previsione dei processi chimici e biologici che caratterizzano un determinato suolo. Questa parte dell'insegnamento avrà anche l'obiettivo di verificare le capacità d'applicazione delle conoscenze acquisite alla gestione del sistema suolo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento dell'insegnamento di Chimica del Suolo avviene attraverso un colloquio finale,  condotto congiuntamente alla verifica del modulo 1 (Biochimica Agraria e Fertilità del Suolo) del corso integrato di Chimica Agraria. Il colloquio verterà sugli argomenti svolti nelle lezioni dei due insegnamenti, saranno poste 3 domande di base, una per ogni area tematica (chimica del suolo, biochimica vegetale e fertilità del suolo). Partendo da questa struttura si procederà agli opportuni approfondimenti relativi agli argomenti affrontati. La verifica dovrà essere superata in modo globale ed è necessario che il candidato raggiunga la votazione di 18 trentesimi in ognuna delle 3 aree disciplinari caratterizzanti questo corso integrato. La commissione valuterà i punteggi raggiunti in ciascuna delle tre aree disciplinari e facendo una media pesata dei punteggi, in funzione dei CFU dedicati a ciascuna area (6 CFU chimica del suolo, 3 CFU biochimica vegetale e 3 CFU fertilità del Suolo), giungerà a formulare la valutazione complessiva. La durata della prova orale sarà di circa 30 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale si utilizzeranno lavagna luminosa, PC, videoproiettore.

Le esercitazioni di laboratorio avranno luogo nei laboratori didattici di chimica e biochimica agraria.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Marzadori