Il contenuto di sostanza organica nei terreni varia da meno dell’1% nei suoli molto sabbiosi, a valori medi tra l’1 ed il 4% nei terreni agrari, fino ad oltre il 10% nei suoli forestali, soprattutto in ambiente montano, e a più del 90% nelle torbe.
In breve, la sostanza organica del terreno rappresenta la più grande riserva terrestre di carbonio (C), con 1.500 miliardi di tonnellate di C organico, (equivalente a 5.500 miliardi di tonnellate di CO2, circa il doppio di quella contenuta nell’atmosfera terrestre), infatti nell’atmosfera sono presenti 740 miliardi di tonnellate di C (sotto forma di anidride carbonica CO2) e solo 560 si trovano nella biomassa vegetale. Tali forme sono rimaste in un equilibrio stabile fino all’avvento delle attività umane e dell’era industriale, quando l’uso di combustili e la deforestazione hanno determinato una forte diminuzione della biomassa vegetale e della sostanza organica del terreno, con conseguente aumento dell’anidride carbonica in atmosfera.
Riserva di carbonio
La sostanza organica quindi, oltre all’estrema importanza come fonte di nutrienti per il sistema vegetale, ha anche un enorme ruolo come riserva di carbonio. Questo ruolo è balzato all’attenzione solo recentemente, quando il problema dell’emissione di anidride carbonica nell’atmosfera e il conseguente aumento della temperatura hanno raggiunto dimensioni tali da richiamare l’attenzione pubblica e costringere a utilizzare tutti i mezzi a disposizione per ridurre le emissioni di CO2.
Infine bisogna sottolineare l’importanza ambientale di preservare la sostanza organica per combattere il disastro socio-economico derivante dal progredire dei fenomeni erosivi e di desertificazione dei terreni agricoli.
Da qui nasce la necessità di conoscere a fondo che cos’è la sostanza organica, come arriva al suolo e come si trasforma, quali sono i fattori che influenzano la mineralizzazione e l’accumulo e infine quali sono le sue funzioni nel sistema terreno agrario.
Labile e stabile
La sostanza organica del terreno è costituita da molecole a base di carbonio, azoto, ossigeno, idrogeno ed in misura minore fosforo, potassio, zolfo, ferro, ecc..
La sostanza organica labile è costituita da composti organici di base come gli zuccheri, i peptidi, le proteine enzimatiche, gli acidi nucleici, che possono essere presenti liberi nel terreno. La sostanza organica stabile è costituita dall’humus.
L’humus è in grado di migliorare le caratteristiche fisiche e strutturali, chimiche e biochimiche del suolo, ha funzioni in parte nutrizionali, attiva alcune funzioni metaboliche, microbiche, ecc.
Cosa è l’humus?
L’humus è un composto di natura polimerica con composizione incostante a seconda della genesi, ad elevato peso molecolare, con caratteristiche colloidali, molto resistente al deterioramento, con rapporto C/N ≈ 10 (≈ 50% C e 5% N). Durante il processo di umificazione si perde C e quindi si ha la concentrazione di N (Azoto).
Il ruolo dell’humus del terreno:
- rende un terreno meno fragile o meglio strutturato;
- aumenta la capacità di un terreno di catturare luce e calore mediante la sua colorazione scura;
– costituisce una fonte di cibo a lungo termine per i microorganismi;
– interviene nelle loro attività di crescita o riproduzione;
– ha la capacità di “legare” alcuni metalli come il ferro o l’alluminio, che sono molto importanti per la crescita delle piante, restituendoli alla pianta stessa nel momento del bisogno.
Gli attori della umificazione
I lombrichi assicurano il mescolamento nel terreno dei residui organici. Portano la sostanza organica a contatto con i microrganismi.
Gli insetti del terreno, insieme ad altri artropodi svolgono un lavoro di sminuzzamento e amminutamento dei residui organici, consentendo ai microrganismi del terreno di accedere a tutte le parti dei residui organici.
I batteri e i microrganismi crescono rapidamente quando della sostanza organica è aggiunta al terreno con i sovesci, i residui colturali, il letame, i concimi organici, ecc.. Essi svolgono una veloce degradazione dei componenti organici quando sono semplici come gli zuccheri, gli aminoacidi e le proteine di alta qualità. La degradazione sarà lenta quando i componenti sono più complessi come la cellulosa, la lignina, la chitina, ecc.
Proprietà chimico-fisiche
La sostanza organica ha un effetto diretto sulla crescita delle piante grazie alla sua influenza sulle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del terreno. Essa infatti favorendo la strutturazione, facilita le coltivazioni e consente la circolazione di aria e soluzioni nutritive all’interno del terreno stesso. Ha un’elevata superficie specifica, interagisce con i microelementi e con i minerali, agisce come scambiatore cationico, infatti ha un elevata Csc (Capacità di scambio cationico) e costituisce una riserva di azoto.
La sostanza organica contiene inoltre il 20-80% del fosforo presente nel terreno, e oltre il 90% dello zolfo totale. Essa costituisce la fonte energetica per i batteri azoto-fissatori, favorisce lo sviluppo delle radici (quindi le possibilità nutritive della pianta), e la germinazione dei semi. Stimola processi fisiologici e biochimici del metabolismo cellulare e svolge una funzione di filtro permettendo di diminuire gli effetti tossici di metalli pesanti e fitofarmaci.
Nel dettaglio, la sostanza organica può dar luogo allo sviluppo di aggregati, di dimensioni variabili a seconda delle caratteristiche di tessitura del terreno, ovvero della prevalenza tra le componenti minerali di sabbia, limo ed argilla. Queste particelle possono disporsi e organizzarsi spazialmente grazie all’azione di ioni o cementi organici e inorganici e costituire quella che viene chiamata la struttura del suolo determinando la forma e le dimensioni degli spazi vuoti (macropori e micropori) all’interno di questo.
Sviluppo delle radici
La presenza di sostanza organica garantisce una buona porosità, che aumenta l’aerazione e il drenaggio del terreno. Ciò favorisce lo sviluppo delle radici, l’attività della biomassa ed è di stimolo per l’attività dei cicli degli elementi nutritivi da cui dipende la fertilità del terreno.
La conservazione di una buona struttura del terreno ha poi delle implicazioni ambientali connesse con l’erosione. Infatti, lo sfaldamento degli aggregati e il conseguente ruscellamento in seguito a violente piogge portano alla perdita degli strati superficiali del terreno più ricchi in materiale nutritivo causandone l’impoverimento, e conseguenti problemi di inquinamento e fenomeni di eutrofizzazione e interramento di canali e fiumi.
La sostanza organica ha inoltre una forte influenza sul pH del terreno, in quanto provoca una sua leggera acidificazione, perché stimola la crescita della biomassa microbica che produce CO2. Inoltre le radici di molte piante rilasciano acidi organici come l’acido ossalico, il citrico, ecc.
Essa influenza la capacità di ritenzione idrica non solo perché aumenta la porosità e migliora la struttura del suolo ma anche perché è in grado di trattenere grandi quantitativi di acqua. L’acqua trattenuta dalla sostanza organica influenza notevolmente il regime di temperatura del suolo a causa della sua capacità termica. Il terreno infatti si raffredda e si riscalda molto più lentamente quando il contenuto di acqua è elevato. Un fattore molto importante nel determinare la temperatura del terreno è anche il suo colore. Anche bassi contenuti di sostanza organica possono modificare intensamente il colore del suolo perché la sostanza organica può essere finemente suddivisa e ricoprire le particelle argillose.
Diversi materiali
La quantità di humus prodotta dai diversi materiali organici secchi o freschi, dipende da diversi fattori che vediamo più avanti, e la resa in humus è legata prevalentemente dalla qualità della sostanza organica di partenza.
Di grande importanza è il rapporto tra Carbonio ed Azoto (C/N) contenuti nei materiali interrati. Questo, infatti, influenza molto i processi di umificazione ed i tempi del rilascio degli elementi nutritivi. In linea generale, si può dire che con un rapporto C/N basso (<10) si ha un rapido rilascio di nutrienti ed una scarsa umificazione, mentre con un rapporto alto (>30) accade l’inverso. La resa in humus della paglia di frumento, per esempio, è diversa dal letame o da un sovescio. Va detto comunque che, affinché un materiale organico possa essere trasformato in humus, è necessaria la presenza di sostanza organica di origine vegetale: le sole deiezioni animali non sono in grado di dare humus.
Il valore della resa in humus, viene quantificato da un coefficiente, detto coefficiente isoumico, espresso col simbolo K1, e viene applicato alla sostanza organica contenuta nei materiali di partenza.
Ovviamente ogni prodotto (residui vegetali, concimi organici, ecc.) ha un coefficiente isoumico differente col quale si potrà calcolare la resa in humus relativa.
