L'acqua nel suolo

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Tutte le forme di vita sulla Terra dipendono dall'acqua, che viene continuamente assorbita ed espulsa, svolgendo ruoli fisiologici e biochimici essenziali. Le necessità di acqua delle piante variano, portando a differenze nella loro struttura e funzionalità. L'acqua è un fattore cruciale per la crescita e lo sviluppo delle piante, spesso considerato il fattore limitante più importante, poiché le piante richiedono quantità relativamente grandi di essa.

Il suolo è composto da fasi solide, liquide e gassose—particelle di suolo, acqua e aria. All'interno della fase solida ci sono spazi porosi di dimensioni variabili che contengono acqua, aria o altri gas. Questi pori fungono da serbatoi naturali di acqua e aria, con la dimensione e la forma dei pori influenzate dal tipo di suolo e dalle sue caratteristiche fisiche.

I pori sono divisi in micropori, che trattengono l'acqua, e macropori, che trattengono aria o acqua per brevi periodi. Il numero di pori è cruciale per la produzione agricola, ma anche il rapporto tra micropori e macropori è importante. Il rapporto ideale è considerato tra 3:2 e 1:1, e la porosità totale nei suoli coltivabili varia generalmente dal 50 al 65%.

La porosità totale, la texture, la struttura, il contenuto di materia organica e le caratteristiche chimiche del suolo determinano la capacità del suolo di trattenere l'acqua. Ad esempio, i suoli sabbiosi trattengono meno acqua rispetto ai suoli argillosi a causa della superficie attiva delle particelle del suolo e dei pori che legano e trattengono l'acqua. La materia organica ha una grande capacità di legare e trattenere l'acqua nel suolo. Per la gestione dell'acqua in agricoltura, è fondamentale avere informazioni tempestive sull'umidità del suolo. Per comprendere la relazione tra piante, suolo e acqua, è necessario conoscere i vari tipi di acqua nel suolo, la dinamica energetica suolo-acqua, le costanti dell'acqua del suolo e il movimento dell'acqua nel suolo.

Tipi di acqua del suolo
L'acqua nel suolo è divisa in vari tipi: chimica, igroscopica, membranosa, capillare e gravitazionale.

Acqua chimica: Questa acqua si trova come acqua di cristallizzazione (es. CaSO4 x 2H2O) o acqua di costituzione (OH-) ed è inaccessibile alle piante, trattenuta da forze equivalenti a pressioni superiori ai 5000 bar (500 MPa).

Acqua igroscopica: Una pellicola molecolare di acqua adsorbita sulle particelle di suolo, immobile e inaccessibile alle piante, trattenuta da forze equivalenti a pressioni tra 30 bar (3 MPa) e 1000 bar (100 MPa).

Acqua membranosa: Questa acqua forma una membrana attorno alle particelle di suolo, che diventa più spessa con l'aumento dell'umidità, riducendo la sua disponibilità per le piante. È trattenuta da forze equivalenti a pressioni tra 15 bar (1,5 MPa) e 30 bar (3 MPa).

Acqua capillare: Trattenuta nei micropori dalle forze di tensione superficiale, questa acqua si sposta nel suolo dalle aree più umide a quelle meno umide. Viene suddivisa in immobile (15 bar), meno mobile (15–6,25 bar) e facilmente mobile (6,25–0,33 bar). Quest'ultima è la più accessibile per le piante.

Acqua gravitazionale: Si verifica quando tutti i pori del suolo sono saturati e l'acqua drenata dai macropori non è più trattenuta dal suolo.

Relazione energia acqua-suolo
Il movimento dell'acqua nel suolo è determinato dalla differenza di energia potenziale. L'acqua si sposta dalle aree con un potenziale maggiore (più umide, minore pressione) verso le aree con un potenziale inferiore (meno umide, maggiore pressione), fino a raggiungere un equilibrio.

Costanti dell'acqua del suolo
Per la gestione dell'acqua, è fondamentale conoscere le costanti dell'acqua del suolo. Queste costanti includono:

Umidità igroscopica massima: La massima quantità di acqua che il suolo può adsorbire, equivalente a 30 bar (30 MPa).

Punto di appassimento: Quando l'acqua accessibile è insufficiente per le piante, equivalente a una pressione di 15 bar (1,5 MPa).

Umidità capillare lenta: Il punto di transizione tra acqua meno mobile e facilmente mobile, essenziale per l'umidità ottimale del suolo, a 6,25 bar (0,625 MPa).

Capacità di campo: Lo stato in cui tutti i micropori sono pieni d'acqua e i macropori contengono aria. Varia da 0,33 bar (argilla-limo) a 0,1 bar (suolo sabbioso).

Capacità massima: La massima quantità di acqua che il suolo può trattenere senza mantenerla, equivalente a 0 bar (0 MPa).

Movimento dell'acqua nel suolo
Il movimento dell'acqua nel suolo avviene tramite capillarità, infiltrazione e filtrazione. Questo movimento può verificarsi sia in suolo saturo che non saturo, e può essere verticale, laterale o ascendente. La velocità e la direzione del movimento dipendono dallo stato aggregato dell'acqua, dalla quantità, dalla texture, dalla struttura, dalla porosità, dalla materia organica e dalle forze che lo causano, come la tensione capillare, la gravità e la pressione idrostatica.

Movimento capillare: Movimento dell'acqua da zone più umide a zone meno umide nei micropori.

Infiltrazione: Assorbimento irregolare dell'acqua attraverso il suolo non saturo, dovuto alla capillarità, alla gravità e alle forze osmotiche.

Filtrazione: Percolazione dell'acqua in eccesso da suolo saturo a strati più profondi tramite macropori, causata dalla gravità e dalla pressione idrostatica.

Determinazione del momento di irrigazione
La determinazione del momento giusto per l'irrigazione è cruciale per evitare impatti negativi sulla produzione. Irrigazioni eccessive, intempestive o irrazionali aumentano i costi e degradano le caratteristiche fisiche del suolo, portando a problemi come l'impaludamento e la salinizzazione. D'altra parte, un'irrigazione insufficiente danneggia la qualità delle colture.

La qualità dei prodotti, come frutta, verdura e prodotti come vino o olio d'oliva, dipende in gran parte dallo stato idrico delle piante. Una corretta gestione dell'acqua può migliorare la qualità delle piante e prevenire lo stress idrico, un problema particolarmente critico nelle zone aride come il Mediterraneo. Per i suoli con bassa capacità di ritenzione idrica, il rischio di stress idrico è maggiore.

Metodi comuni per determinare il momento dell'irrigazione includono l'osservazione visiva delle piante, la valutazione dei cambiamenti fisiologici interni della pianta, il periodo critico di acqua, la misurazione dell'umidità del suolo, lo stato di umidità del suolo e il calcolo del bilancio idrico giornaliero (evapotraspirazione).