RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Evoluzione, stabilità e dinamica delle componenti organiche dei suoli per una loro definizione genetica e funzionale

Università di riferimento

Università degli Studi di PALERMO - AGRONOMIA AMBIENTALE E TERRITORIALE - PALERMO(PA)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Carmelo DAZZI

Descrizione

I Vertisuoli rappresentano un tipo pedologico del tutto peculiare e che più di ogni altro ha polarizzato l'attenzione di coloro che con il suolo o sul suolo esplicano una attività. A riprova di ciò i differenti nomi che in diversi paesi e, nel tempo sono stati utilizzati per definirli: black earths, gilgay soils (Australia); black cotton soils (USA); argiles noires tropicales (Zaire); pelosols (Germania); margalitic soils (Indonesia); tirs (Marocco); barros (Portogallo); grumusols (Brasile, Indonesia, USA); regurs (India, URSS); terre nere mediterranee (Italia, Francia); tropical black clays; black cracking clays. Tipicamente si formano sotto climi con deficienze stagionali di umidità del suolo più o meno marcatamente pronunciate; si rinvengono pertanto solo nel campo delle latitudini che comprendono le zone tropicali, subtropicali e mediterranee e sono caratterizzati da una serie univoca di combinazione di proprietà: un alto contenuto di argilla con prevalenza della montmorillonite; ampie e profonde crepacciature durante la stagione acsiutta; evidenza di movimento nel suolo sotto forma di facce di scivolamento, microrilievi, aggregati strutturali prismatici o cuneiforme inclinati sull'orizzontale. Per la caratteristica di "digerire se stessi" i Vertisuoli sembrano molto omogenei nelle proprietà fìsiche, chimiche e idrologiche. In effetti, tale uniformità sembra solo apparente come hanno messo in evidenza alcuni recentissimi studi condotti sull'età e sulla dinamica della sostanza organica in alcuni Vertisuoli texani (Kovda et al., 2001) e siciliani (Dell'Abate et al., 2000). Il programma di ricerca che si intende svolgere, ha lo scopo di individuare alcune chiavi di lettura del processo che si pone alla base della genesi dei Vertisuoli e, di concerto con le altre Unità Operative, di usare le stesse chiavi di lettura per l'interpretazione dei processi pedogenetici di altri suoli caposaldo nel nostro Paese (Podzols alpini, Inceptisuoli della pianura padana, Terre Rosse della Puglia). A tal fine si procederà, parallelamente con le altre U.O., allo studio della dinamica della sostanza organica mediante parametri chimico-fisici e biochimici e alla sua datazione lungo il profilo del suolo con tecniche radiometriche. Con riferimento alla attività che sarà condotta dalla U.O. dell'Università di Palermo, questa si articolerà in tre fasi di sviluppo: 1a Fase) partenza dal mese 1 e durata 9 mesi. In questa prima fase verranno selezionati, in collaborazione con le altre unità, alcune aree caratterizzate dalla presenza di Vertisuoli tipici dell'ambiente xerico. Queste saranno selezionate sia nell'ambito di ecosistemi agrari che nell'ambito di ecosistemi forestali avendo questo particolare influenza sulle dinamiche della sostanza organica del suolo. Per la loro individuazione ci si avvarrà della esistente cartografia pedologica nazionale. In ciascuna area saranno aperti profili di suolo che verranno descritti e campionati sia secondo il metodo dei poligoni (Williams et al., 1996), sia secondo la sequenza degli orizzonti genetici e in relazione alla variabilità laterale che i movimenti del suolo producono. Sarà pertanto necessario aprire profili molto ampi per consentire di seguire la variabilità bidimensionale e tridimensionale. Risultati parziali attesi: - caratterizzazione in campo dei suoli selezionati; - messa a punto di uno schema di campionamento appropriato per i Vertisuoli allo scopo di verificare anche la variabilità laterale; - campionamento per le analisi di laboratorio sia con tecniche convenzionali che con il metodo dei poligoni (Williams et al., 1996); Le caratteristiche degli strumenti ed i metodi di esecuzione delle analisi di laboratorio verranno discussi e selezionati in accordo con le altre unità operative. Verranno comunque eseguite sui campioni prelevati in campo le seguenti determinazioni analitiche: 1. pH in H2O e in CaCl; 2. granulometria apparente; 3. carbonati; 4. Carbonio organico; 5. Carbonio totale; 6. N totale; 7. C.S.C.; 8. Carbonio nella biomassa microbica; 9. Respirazione basale (CO2 respirata dal suolo a condizioni controllate di temperatura ed umidità); 10. Frazionamento delle sostanze umiche; 11. δ13C organico; 12. Datazione con 14C degli acidi umici. Le analisi dal n. 8 al n. 12, saranno condotte anche da altre unità operative. Un aspetto importante riguarda il ricorso all'uso degli isotopi stabili del carbonio nello studio della sostanza organica. Il carbonio ha due isotopi stabili di cui uno il 12C è il più abbondante (~98,9%); l'altro il 13C rappresenta ~ l'1,1%. L'abbondanza isotopica di un elemento è espressa con la notazione δ in ‰, come deviazione del rapporto isotopico del campione da un assunto standard (Craig, 1957), che generalmente è la Pee Dee Belemnite (PDB): δ (‰) = (Rc-Rst)/Rst x 1000 dove R è il rapporto isotopico (13C/12C) del campione o dello standard. Il carbonio biogenico, cioè quello proveniente dalla sostanza organica, presenta un δ13C negativo a causa della fotosintesi che porta ad un sensibile arricchimento in 12C della sostanza organica prodotta. Infatti, durante la fotosintesi quando la pianta assorbe CO2 atmosferica (δ13C - 8‰) opera una discriminazione isotopica, cioè un frazionamento del carbonio dell'atmosfera assorbendo prevalentemente 12CO2 anziché 13CO2, e quindi abbassando più o meno il δ13C dei suoi tessuti in funzione della via fotosintetica attuata (Longinelli e Deganello, 1999). La composizione isotopica del carbonio della sostanza organica del suolo dipende quindi dalla composizione isotopica del carbonio della sostanza organica di partenza (input di residui vegetali) ma anche dai processi che a suo carico avvengono nel suolo (Boutton, 1991). Tali processi, biologicamente mediati, portano ad un sensibile aumento del δ13C della sostanza organica del suolo che sarà tanto maggiore quanto più elevata è l'età della sostanza organica del suolo. 2a Fase) partenza dal mese 6° e durata di 12 mesi. In questa fase si procederà al controllo analitico interlaboratorio con ring-test tra le UU.OO. concernenti alcune metodologie di analisi standardizzate per confrontarne la attendibilità e la ripetibilità. Risultati parziali attesi: - risultati delle analisi di laboratorio; - validazione delle metodologie di laboratorio impiegate. Successivamente si procederà alla valutazione delle caratteristiche dei suoli sia per una prima indicazione tassonomica che per una prima interpretazione della dinamica della sostanza organica attraverso la determinazione di opportuni indicatori chimici (sostanza organica, carbonio/azoto, parametri dell'umificazione: grado, tasso ed indice di umificazione), biologici e microbiologici (quoziente metabolico, C biomassa/C organico totale) e loro confronto con il δ13C organico. 3a Fase) partenza al mese 15° e durata di 9 mesi. In questa fase si procederà all'elaborazione statistica dei dati con ricerca delle possibili correlazioni esistenti tra i vari set di indicatori indagati. Primi suggerimenti sull'uso degli indicatori nelle valutazioni di sostenibilità ambientale. Inoltre le azioni si indirizzeranno verso: - la ricerca delle correlazioni tra i parametri indagati dalle singole UU.OO.. - una valutazione del grado di sostenibilità dei Vertisuoli di ecosistemi diversi, con indicazioni sulla eventuale necessità di adeguamento delle pratiche agronomiche non solo in relazione alla colture praticate ma anche in funzione delle caratteristiche dei suoli; - una ridefinizione delle modalità di classificazione dei suoli prescelti in relazione alle tassonomie internazionali più in uso (Soil Taxonomy, World Reference Base) mediante i parametri dell'umificazione (grado, tasso ed indice di umificazione); Obiettivi intermedi: 1. individuazione delle tipologie più rappresentative di suoli da indagare, con caratterizzazione degli orizzonti più significativi per quanto riguarda la dinamica della S.O. mediante bilanci quali-quantitativi delle componenti organiche e frazioni umificate; 2. ring-test tra le varie unità analitiche per la verifica dell'accuratezza e precisione analitica dei laboratori per ciò che concerne alcune metodologie atte a determinare parametri-base del suolo (es. Corg). 3. quadro generale di caratterizzazione chimica, biologica e microbiologica proveniente dalla determinazione di opportuni parametri/indicatori stimati dalle analisi del materiale proveniente dagli orizzonti pedogenetici scelti; 4. determinazione dell'età sia dei campioni prelevati con metodologie classiche che ricorrendo al metodo dei poligoni; 5. elaborazione statistica dei dati con ricerca delle possibili correlazioni esistenti tra i vari set di indicatori indagati; 6. primi suggerimenti sull'uso degli indicatori nelle valutazioni di sostenibilità ambientale per suoli a differente potenzialità agronomica; 7. valutazione dell'utilizzo dei nuovi indicatori a scopo genetico e funzionale per affiancare e integrare i parametri classici (es. colore, contenuto di Corg) presenti nelle classificazioni tassonomiche più in uso 8. proposizione di un nuovo (eventuale) modello genetico per i Vertisuoli. Obiettivi finali: Valutare la dinamica della sostanza organica e le implicazioni sui modelli genetici, sugli aspetti tassonomici ma soprattutto sulla gestione agronomica dei Vertisuoli in ambiente xerico.