Quantificazione della funzione ‘carbon sink’ nel suolo

La quantificazione del C stoccato nel suolo del vigneto è stata preliminarmente preceduta dalla definizione di alcuni indicatori di funzionalità dello stesso utilizzati in bibliografia per una caratterizzazione di primo livello (Sequi et al. 2006).

3.6.1 Caratterizzazione degli indicatori di funzionalità del suolo

Per la caratterizzazione di I livello della funzionalità del suolo si sono utilizzati 3 campioni di suolo prelevati a random negli interfilari dei vigneti in autunno, prima delle lavorazioni superficiali, ed setacciati a 2mm e fatti essiccare in stufa a 38° C. Aliquote degli stessi campioni sono state quindi utilizzate per la determinazione di indicatori fisici di qualità quali la tessitura, indicatori chimici quali il pH, il contenuto totale di carbonio (TOC) individuabile nella frazione organica e nella frazione inorganica, l’azoto totale (N), il rapporto carbonio-azoto (C/N), ed infine indicatori microbiologici quali biomassa microbica del terreno (Cmin) e la respirazione potenziale.

- La determinazione della granulometria del suolo, condotta su aliquote di 10 g di suolo in duplice replica dai campioni di suolo dei vigneti oggetto di studio, si basa sul prelievo della sospensione di particelle con diametro inferiore a 200 mm a diverse altezze ed a tempi prestabiliti per ogni frazione di particelle (Tab.6).

73

Tab. 6 - Tempi di sedimentazione per la temperatura di 20°C delle frazioni di particelle secondo il sistema ISSS.

Tempo di

sedimentazione Profondità di prelevamento Frazione

9’ 36’’ 20 cm A+L

16 h 20 cm A

La quantità delle diverse frazioni di particelle viene espressa in g/Kg della terra fine essiccata a 105°C e sottoposta a dispersione. Per il calcolo sono state utilizzate le espressioni secondo il Metodo Ufficiale n°II.5, Suppl. Ord. G.U. n°248 del 21.10.99. - La reazione del suolo (pH) è stata misurata tramite determinazione potenziometrica, su sospensioni di suolo-acqua (Sequi e De Nobili, 2000). Per tale

determinazione a 10 g di ciascun campione sono stati aggiunti 25 ml di H2O, e

lasciati in agitazione magnetica per almeno due ore. Dopo aver lasciato sedimentare la sospensione per alcuni minuti, è stato introdotto il sistema elettrodico nel surnatante ed è stato rilevato il valore di pH dei campioni (Metodo Ufficiale n°III.5, Suppl. Ord. G.U. n°248 del 21.10.99).

- La determinazione dell’azoto totale (N) è stata condotta mediante il metodo Kjeldahl. Il metodo si basa sulla trasformazione dell’ azoto organico in ammoniaca mediante digestione in acido solforico e catalizzatore. Il metodo ufficiale prevede prima la Mineralizzazione Kjeldahl all’idrogeno perossido e successivamente la determinazione dell’azoto totale per distillazione secondo Kjeldahl. Il distillato di

ciascun campione, a cui vengono aggiunti 20 ml di H2SO4 0,1N, 4 gocce di

indicatore Tashiro (rosa), e H2O distillata vino al volume di 100 ml, è stato titolato

con soda NaOH 0,1N fino a viraggio della soluzione da rosa a incolore. L'azoto totale Kjeldahl (TKN, Total Kjeldahl Nitrogen) viene definito come la somma dell'azoto ammoniacale e dell'azoto organico che vengono trasformati in solfato d'ammonio nelle condizioni di mineralizzazione adottate dal Metodo Ufficiale n° XIV.3, Suppl. Ord. G.U. n°248 del 21.10.99.

74 3.6.2 Il carbonio stoccato nel suolo

- Il contenuto di Carbonio Organico Totale (TOC) è stato determinato su aliquote di 100 mg di suolo per mezzo di un analizzatore elementare Carbon analyzer LECO RC-612 (3000 Lakeview Avenue, St. Joseph, MI 49085) (Quijano-Gaudes et al. 2011). Il metodo analitico originale (Dumas 1831) è basato sulla completa è istantanea ossidazione del campione per “flash combustion” con conseguente conversione di tutte le sostanze organiche ed inorganiche in prodotti gassosi (Sequi e

al. 2006), ed in particolare in CO2. La combustione è alimentata da una fornace fino

alla temperatura di 600°C (valore limite per non intaccare la frazione inorganica (temp.≥600°C- , misurazione del C imputabile alla della frazione inorganica (IC). La

formazione di CO2 viene rilevata attraverso una cella a infrarossi IR, ed un segnale

digitale genera un picco la cui area è proporzionale alla concentrazione del campione esaminato.

Il risultato esprime la percentuale di C presente nel campione analizzato, peso noto. - La valutazione della biomassa microbica del suolo (C min) è giustificata dalla funzione di controllo che essa esercita oltre che sui maggiori processi che coinvolgono il rilascio degli elementi nutritivi, il miglioramento ed il mantenimento della struttura dei suoli, soprattutto sul turnover della sostanza organica (Moscatelli

et al. 2005). La biomassa microbica viene generalmente espressa come mg C-CO2∙kg

suolo-1. Il metodo utilizzato è stato della fumigazione-estrazione (Vance et al. 1987).

La fumigazione uccide le cellule microbiche provocando la lisi cellulare e rendendo possibile l’estrazione del materiale cellulare. Sugli estratti così ottenuti si procede alla determinazione del C organico totale della biomassa microbica mediante il metodo dell’ossidazione rapida del bicromato. I risultati sono espressi in μg di C per grammi di peso secco di suolo. Il valore della biomassa microbica è dato da:Bc (μg C∙g terreno-1) ꞊ Ec x 2,64, dove 2,64 è il fattore di proporzionalità. I valori del carbonio della biomassa sono da riferire al peso secco del suolo, moltiplicandoli per i fattore di conversione 100/(100 – U%), dove il valore dell’umidità percentuale (U%) corrisponde alla sua capacità di campo riportata a peso umido. I valori medi più

75 quantità di biomassa diminuisce scendendo in profondità lungo il profilo del terreno (Metodo Ufficiale n. I.1. Supplemento Ordinario G.U. n. 61 del 13.03.2004).

- La respirazione basale (C bas) è una misura della respirazione microbica

essenziale ed è comunemente considerata come decomposizione complessiva della sostanza organica (Anderson 1982). La respirazione basale indica il potenziale dei microrganismi del suolo di degradare la sostanza organica nelle condizioni ambientali stabilite. A partire da questa si può ottenere la respirazione cumulativa che rappresenta la misura dell’andamento di mineralizzazione della sostanza organica durante l’intera durata della misurazione (28 gg).

La determinazione della concentrazione di CO2 prodotta dalla biomassa microbica

(respirazione basale) presente in un campione di suolo viene effettuata per via trimetrica, modificando il metodo proposto da Jenkinson (1976) - Metodo Ufficiale n. II.1. Supplemento Ordinario G.U. n. 61 del 13.03.2004. La biomassa microbica

infatti, respirando, produce CO2 che viene “intrappolata” da una soluzione di

idrossido di sodio (NaOH) a concentrazione nota, dove si trasforma in carbonato di

sodio(Na2CO3). Il dosaggio della CO2 prodotta viene effettuato tramite precipitazione

del carbonato per aggiunta di cloruro di bario (BaCl2)1M (reazione immediata); tutto

l’idrossido di sodio che non è entrato nella reazione può essere titolato con acido cloridrico (HCl). Ai fini del risultato, la differenza dei volumi fra HCl titolante per i

campioni e per il bianco fornisce le informazioni sulla quantità di CO2 prodotta dalla

biomassa microbica presente in ogni campione. Il risultato della titolazione è stato quindi indicato come valore della respirazione per quel determinato giorno. I risultati

si esprimono in ppm, ossia in mg di C sviluppati in forma di CO2 per ogni kg di suolo

(mg C- CO2∙ kg di terreno-1).

Per riportare il valore di CO2 ottenuto al peso secco a 105°C si moltiplica il risultato

per il fattore 100/100-U%.

-Il quoziente metabolico (qCO2) o tasso di respirazione specifica è la

respirazione basale (C bas) in rapporto al C della biomassa (C mic) e rappresenta il livello dell’attività specifica di evoluzione di C- CO2 in condizioni basali della biomassa microbica per unità di tempo(Anderson e Domsch, 1985), cioè la quantità

76

di anidride carbonica prodotta per unità di biomassa e di tempo. Si esprime in (10-2₎

hˉ¹ e viene calcolato secondo la formula [2] di seguito riportata.

[2]

- Il quoziente di mineralizzazione (qM) rappresenta il rapporto tra le respirazione cumulata al 28° giorno di determinazione e il TOC, formula [3], ed è espresso come percentuale. Questo misura dell’attività totale di mineralizzazione della frazione più labile della sostanza organica da parte della biomassa microbica. (Dommergues, 1960). È un ottimo indicatore dello stato di stress del sistema suolo (Sequi et al. 2006).

[3]

- Altro indicatore funzionale a descrivere la qualità del suolo è il quoziente

che si ricava dal rapporto tra il C della biomassa microbica (C min) e il TOC, equazione [4]. Questo quoziente indica la frazione di biomassa vivente rispetto al carbonio organico del suolo ed è utile a definire condizioni di stress/stabilità del suolo (Sequi et al. 2006).

C min ∙100 [4]

TOC