In Tab. 11 sono riportati i risultati delle analisi condotte sui terreni oggetto di studio, con le relative deviazioni standard (n=3).
Il contenuto di Argilla, Limo e Sabbia varia rispettivamente tra 9.3 e 42%, 17.6 e 46% e 13.3 e 73%. I terreni campionati nel 2011 risultano franco-sabbiosi, fatta eccezione per MS6 che è franco- argilloso, mentre per i campioni del 2013 si ha una prevalenza di terreni di medio impasto ad eccezione dei campioni CSA-6 (limoso-argilloso), CSA-9 (argillo-limoso) e CSA-10 (limo-sabbioso). I valori di umidità (E% 0.2 – 2%) variano nel range 10.7 – 61.2%, e più di tre quarti dei terreni analizzati presentano valori > 20%.
Per quanto riguarda il pH i campioni possono essere classificati da molto acidi a neutri (4.2 – 7.2). In pieno accordo con le caratteristiche idro-pedologiche della zona di campionamento, caratterizzata dal richiamo di acque di mare saline, i terreni presentano livelli di conducibilità piuttosto alti variabili tra 305 e 6325 μS/cm, con la quasi totalità dei campioni analizzati sopra i 500 μS/cm (unica eccezione CSA-9).
Di conseguenza risultano molto alte anche le concentrazioni di Na che variano da 27.10 a 1887 mg/Kg.
Il calcolo dell’ESP (Nasc/CSC) è generalmente inferiore alla soglia del 15%, tranne che per i campioni
CSA-2 e CSA-10. La considerazione di questo parametro insieme ai valori di pH e di conducibilità permette di classificare il campione CSA-2 come suolo salino-sodico e il campione CSA-10 come sodico.
Le concentrazioni di Mgsc (717 – 5465 mg/Kg) sembrano piuttosto elevati, soprattutto se valutati in
relazione al contenuto in Ksc (77 – 1145 mg/Kg), con valori del rapporto Mg/K spesso superiori a 6,
considerato come valore limite.
Tutti i campioni in esame presentano CSC alta, > 20 meq/100g ed alti livelli di saturazione basica, che risulta maggiore del 50% per tutti i campioni fatta eccezione di CSA-9 (32%) e MS6 (27%). Prendendo in considerazione la percentuale di Ca scambiabile (Casc) e i valori di saturazione basica,
CSA-9 e MS6 risultano molto poveri di Ca, CSA-4, 5, 6 e 12 e hanno una dotazione moderata, mentre gli altri campioni presentano livelli elevati.
In Fig. 24 sono mostrate le distribuzioni dei cationi analizzati, dalle quali emerge che il Ca rappresenta il catione predominante in tutti i campioni.
Fig. 24 Distribuzione delle basi di scambio.
Ne consegue che la saturazione dei siti di scambio cationico è dovuta principalmente alla presenza di tale catione, evidenza confermata anche dall’ottima correlazione della saturazione basica con la percentuale di Casc (r = 0.97, p = 0.001, Fig. 25)
I campioni presi in esame presentano un contenuto di azoto totale molto alto (5.2 – 17.43 g/Kg, con E% < 4%), di cui non più del 3% costituito da azoto nitrico (contenuto variabile tra 1.5 e 475 mg/Kg N-NO3).
Come tipico di suoli torbosi, anche il contenuto di sostanza organica risulta elevato, presentando un range di valori tra 12.4 e 42%, all’interno del quale solo due campioni (CSA-6 e CSA-9) fanno segnare dotazioni inferiori del 15% mentre gli altri si collocano oltre il 20%. L’andamento della sostanza organica è mostrato in Fig. 26 ed è in buon accordo con la distribuzione del grado di mineralizzazione del fosforo stimata da Pistocchi C. et al, 2013. I campioni MS-6, CSA-6 e CSA-9 che presentano valori più bassi di sostanza organica sono situati nelle aree a minor grado di mineralizzazione mentre i campioni MS (fatta eccezione di MS-6), che presentano in generale valori di sostanza organica più alti ricadono nella zona caratterizzata da tassi di mineralizzazione più elevati.
In considerazione delle abbondanti dotazioni di sostanza organica anche il rapporto C/N risulta piuttosto alto (13.0 – 21.4), fattore che indica una lenta mineralizzazione della sostanza organica stessa. Il rapporto risulta, inoltre, piuttosto costante.
MS3MS5MS6MS11MS13MS25MS27MS29MS3CS1 A-CS1 A-CS2 A-CS3 A-CS4 A-CS5 A-CS6 A-CS7 A-CS8 A-9 CSA- 10 CSA- 11 CSA- 12 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Na K Mg Ca
Tab. 11 Continua. CSC = capacità di scambio cationico, Sat. Basica = saturazione basica, N-NO3 = azoto nitrico, Ntot=
Tab. 11 Continua. OM = sostanza organica.
Fig. 25. Correlazione fra la saturazione basica e la percentuale di Cas
r = 0.97
Fig. 26 Andamento della sostanza organica.
Molto elevati sono infine i valori di Fe e Al che variano, rispettivamente, fra 9125 e 15.000 mg/Kg e 2970 e 7330 mg/Kg.
La concentrazione di Fe presenta scarsa correlazione con il contenuto di sostanza organica (r=-0.41,
p=0.1) di segno negativa, indice che il Fe è presente anche in forma amorfa e non principalmente
legato ai composti umici.
Discorso del tutto analogo si può fare per la concentrazione di Al, per la quale la correlazione presenta r=0.36, non significativo.
La quantità di Fe presenta invece una significativa correlazione negativa con la concentrazione di Ca e questo può indicare una diversa tipologia di adsorbimento del fosforo da parte dei terreni dove prevale l’uno o l’altro elemento.
In Tab. 12 sono, infine, riportati i risultati delle analisi relative alla dotazione di fosforo e alla speciazione di questo elemento.
E’ evidente che la maggior parte del fosforo presente è in forma organica e questo potrebbe giustificare la necessità di concimazione evidenziata dal mondo agricolo nonostante la dotazione di fosforo totale piuttosto alta.
Dall’estrazione sequenziale emerge che le frazioni principali sono quelle legate agli ossidi e idrossidi di Fe e Al e i fosfati di Ca, mentre le forme labili presentano valori in generale più bassi.
Tab. 12 Dotazione di fosforo e speciazione delle forme presenti. P-idr=fosforo idrosolubile, Porg=fosforo organico,
estratto con il metodo Metha-Anderson, Ptot= fosforo totale estratto con il metodo Metha-Anderson, P-resin=frazione misurata dopo passaggio su resina.
Tab. 12 Continua. Pi-bic=frazione di fosforo inorganico misurata dopo estrazione con bicarbonato, Ptot-bic= frazione
organica estratta con bicarbonato, Po-bic=frazione organica dell’estrazione in bicarbonato misurata come differenza delle precedenti due forme, Pi-NaOH= frazione inorganica dell’estrazione in NaOH, Ptot-NaOH 1°= frazione totale dell’estrazione in NaOH (1° mineralizzazione).
Tab. 12 Continua. PoNaOH=frazione organica dell’estrazione in NaOH (differenza tra le forme totali e inorganiche),
PiHCl= frazione inorganica dell’estrazione in HCl, SoF=somma delle frazioni misurate, SpoF=somma delle frazioni organiche misurate
Una delle difficoltà maggiori che si incontrano nel valutare il contenuto di nutrienti, e quindi anche di fosforo, nel terreno è quella legata all’impossibilità di fornire un’indicazione certa del livello di disponibilità per le piante delle diverse frazioni di nutriente estratte seguendo diversi metodi analitici e/o di definire con precisione quali siano le specie chimiche del nutriente effettivamente assorbibili dalla coltura (biodisponibili).
In particolare, nel caso del fosforo, i tentativi di calibrazione agronomica dei metodi analitici per la correlazione con l’effettivo assorbimento operato dalle piante sono disponibili solo per alcuni metodi (Olsen, Bray-Kurzt, Mehilich, ecc.). Meno sicura è l’interpretazione delle frazioni che risultano dall’estrazione con reagenti più aggressivi, come quelli usati nelle ultime tappe delle estrazioni sequenziali, e del significato biologico attribuibile ai risultati di quelle determinazioni. Inoltre le proprietà del suolo (pH, presenza di ossidi di Fe e Al, quantità e qualità della sostanza organica, ecc.) possono interagire significativamente con il comportamento dell’elemento e quindi sulla generalizzabilità dei risultati ottenuti.
In questa sede si è ritenuto utile verificare i rapporti esistenti fra le frazioni di fosforo derivanti dall’impiego dei diversi metodi di estrazione e valutare le possibili correlazioni esistenti con le altre caratteristiche del terreno, in modo da accertare la coerenza fra i risultati ottenuti dall’applicazione di metodologie analitiche alternative e quindi tentare di utilizzare in maniera integrata le informazioni ricavabili da dati di natura diversa.
Una prima distinzione fra i metodi di determinazione del fosforo nel terreno è quella separa i metodi finalizzati alla ricerca di frazioni di fosforo riconducibile ad una precisa qualità del nutriente (totale, organico, inorganico), da quelli che invece si propongono di individuare frazioni di fosforo caratterizzate da forze di legame (e quindi livelli di indisponibilità) crescenti facendo ricorso ad estraenti progressivamente più aggressivi.
Si possono includere nella prima categoria le determinazioni del fosforo totale (Ptot) e del fosforo
organico (Porg), mentre ricadono nella seconda il fosforo assimilabile (POlsen) e le frazioni di fosforo
estratte tramite estrazione sequenziale a cui si aggiunge inoltre il fosforo idrosolubile (PH2O): resine
a scambio anionico (Pres), bicarbonato (Pbic), idrossido di sodio (PNaOH), acido cloridrico (PHCl). La
somma delle 5 frazioni è risultata non significativamente diversa dai valori di fosforo totale (Ptot)
misurato indipendentemente con il metodo Metha-Anderson. La quantità di P residuale è quindi trascurabile in questo tipo di suoli.
Come si può osservare in Tab. 13 il Ptot è quello che sembra mostrare il numero maggiore di
robuste sono quelle nei confronti della somma delle frazioni misurate con estrazione sequenziale (r = 0.86), del Porg, del POlsen e della frazione estratta con NaOH 0.1M (Ptot-NaOH) (r > 0.70), mentre
meno stretta sembra la correlazione con le frazioni più labili, come quelle del PH2O e del Pres (r =
0.60).
Il Porg presenta la correlazione più forte, oltre a quella con il Ptot, con la frazione di fosforo meno
disponibile (Pi-HCl, r = 0.76) e tale correlazione è riscontrabile anche per il Polsen.
Per quanto riguarda il fosforo idrosolubile (PH2O)buone correlazioni si hanno con le altre forme di
fosforo labile (Pres e Plabile) e con il fosforo estratto con NaOH.
Dai risultati ottenuti dall’estrazione sequenziale, si può osservare che la frazione di fosforo Pres
presenta un andamento totalmente analogo alla precedente frazione e una correlazione molto alta con il Plabile (0.91). Buone correlazioni con le frazioni più labili sono presentate anche dalle frazioni
Pbic e da quella PNaOH, che correla bene anche con l’andamento del Ptot. Il PHCl invece sembra legato ai
contenuti in Porg e POlsen, ma non al Ptot.
Ciò che sembra emergere dall’analisi di questi risultati è che i tre metodi “tradizionali” di determinazione del fosforo nel terreno (Ptot, Porg e POlsen) sono fra loro correlati e quindi coerenti, e
ciò significa, almeno per i terreni esaminati in questo lavoro, che rapporti fra le quantità di queste frazioni (Ptot, Porg e POlsen) sono relativamente stabili.
Gli andamenti relativi ai risultati dell’estrazione sequenziale lasciano, invece, intendere che in questo tipo di suoli l’estrazione di tipo sequenziale sia poco correlabile alla determinazione del fosforo POlsen che costituisce il metodo agronomicamente riconosciuto per valutare la dotazione di
fosforo utilizzabile dalle colture. La ragione della debole relazione tra POlsen e le frazioni estratte
sequenzialmente, soprattutto quelle labili come Pres e Pbic, potrebbe essere che la minore durata
dell’estrazione che caratterizza il metodo Olsen (0.5h) determina un’incompleta estrazione dell’analita come già riportato da altri autori (Tiessen and Moir, 1993): il POlsen risulta infatti
mediamente sempre più basso delle frazioni citate.
È da sottolineare che queste frazioni (Pres e Pbic) sono le più fortemente arricchite dalla
fertilizzazione in suoli di tipo torboso (Schlichtling et al., 2002). Le frazioni più labili (PH2O, Pres)
inoltre, probabilmente a causa di una elevata variabilità legata ad una maggiore sensibilità all’azione di fattori contingenti (temperatura, umidità, attività biologica, ecc.), risultano poco relazionabili ai valori del POlsen.
Il fatto che la frazione PNaOH sia correlata con le frazioni più labili può lasciar dedurre che questa
frazione, principalmente costituita da fosforo assorbito da ossidi/idrossidi di Fe e Al, costituisca la principale riserva di fosforo potenzialmente scambiabile tra la fase solida e la soluzione circolante
del suolo. Lo stesso tipo di relazione è stato osservato negli orizzonti organici di suoli forestali molto ricchi di fosforo (Lang F. et al 2017). Sembra dunque che le prime 4 frazioni siano fra loro legate, mentre ben diverso è il comportamento del PHCl che però è l’unico ad essere correlato al
POlsen. Anche se la correlazione non costituisce una relazione causale, questo potrebbe suggerire
che in questi suoli il metodo Olsen solubilizzi una parte del fosforo legato al calcio (quello estratto con HCl 1M).
La correlazione con le altre caratteristiche fisico-chimiche del terreno può consentire di trovare alcune conferme indirette sul significato attribuibile alle diverse frazioni di fosforo e verificare il livello di coerenza fra i dati raccolti (Tab. 14).
A questo riguardo possiamo evidenziare come il Ptot non presenti alcuna correlazione con le altre
caratteristiche del terreno, mentre pH e Ca sembrano in grado di influire sul Porg probabilmente a
causa di effetti diretti e indiretti sulla biocenosi microbica. Il POlsen risulta correlato al pH
confermando il fatto che la reazione del terreno sia considerata come uno dei driver più importanti nel modulare la disponibilità di fosforo nel terreno. Come era da attendersi anche PHCl risulta legato
alla reazione del suolo, evidenziando una maggiore presenza di fosforo legato al Ca (fosfati di calcio o fosforo co-precipitato con il gesso) nei campioni più alcalini, dove la stabilità di questi minerali secondari è maggiore (Litaor M.I. et al., 2004). Per il PH2O e il Pbic non si rileva alcuna correlazione
significativa con altre caratteristiche del terreno, mentre il Pres è chiaramente legato al contenuto di
sostanza organica e quindi di azoto totale. Questo dato sottolinea l’importanza nella formazione del pool disponibile del ruolo della sostanza organica (come fase adsorbente del P) e dei processi biologici, generalmente di rilievo crescente con il contenuto di C organico (Pistocchi C. et al., 2018). Infine il PNaOH è correlato al contenuto in K e Al.
Queste indicazioni sembrano suggerirci che il POlsen subisce l’azione solo di fattori in grado di
influenzare in maniera generalizzata la disponibilità dell’elemento a prescindere dalla speciazione chimica cui appartiene, come il pH. Il PH2O essendo il risultato di fattori più contingenti non sembra
poter essere legato ricorsivamente alle altre caratteristiche del terreno, mentre il Pres evidenzia
evidentemente una prevalente origine organica. Per il PNaOH appare prevalente l’estrazione
dell’elemento da composti formati con l’Al.
Stima del grado di saturazione fosforica (DPS)
Una delle difficoltà legate alla precisione e alla attribuzione della stima delle frazioni di fosforo presenti in un terreno, è la determinazione del corretto grado di saturazione fosforica, indice del potenziale rischio di perdita del nutriente verso il comparto idrico.
Tab. 14 Correlazioni delle frazioni di fosforo con le altre caratteristiche chimico fisiche del terreno. Cond= conducibilità
In Tab. 15 sono riportati i valori dei gradi di saturazione fosforica utilizzando frazioni diverse dell’elemento al fine di valutare l’entità del fosforo adsorbito sul terreno e la capacità massima capacità di adsorbimento del terreno stesso.
In base alle conoscenze sul fenomeno dell’adsorbimento e alle correlazioni evidenziate tra la concentrazione delle diverse frazioni di fosforo e le caratteristiche chimico-fisiche del terreno sono stati calcolati i seguenti gradi di saturazione fosforica.
DPS1 = Polsen/(Fe+Al)*100 DPS2 = Polsen/Al*100 DPS3 = Ptot-NaOH/(Fe+Al)*100 DPS4 = Ptot-NaOH/Al*100 DPS5 = Ptot-bic/(Fe+Al)*100 DPS6 = Ptot-bic/Al*100 DPS7 = Polsen/Ca*100 DPS8 = Polsen/K*100 DPS9 = Ptot-NaOH /Ca*100 DPS10 = Ptot-NaOH/K*100 DPS11 = Ptot-bic/Ca*100 DPS12 =Ptot-bic/K*100 DPS13 = (1/(1+1.25*PH2O-0,75))*100
Il DPS13 è stato calcolato attraverso la pedotransfer function elaborata da Fisher P. et al (2017).
I valori calcolati risultano significativamente diversi e, come si può vedere in Tab. 16, non presentano particolari correlazioni tra loro. E’ da sottolineare la correlazione tra DPS5 e DPS12 che
differiscono solo per il denominatore (stima della capacità massima di adsorbimento). La relazione potrebbe indicare che l’adsorbimento ad opera degli idrossidi di Fe e Al sia favorita dalla presenza di K+ che fa d ponte con gli anioni fosforici. DPS
3 è, invece, l’unico a presentare correlazione (r
=0.62) con i valori stimati dalla concentrazione di PH2O (DPS13, Fisher P. et al, 2017) e maggiore
linearità con i valori di PH2O, Pres e Labile P (Fig. 27). Si può, quindi, ipotizzare che l’estrazione in
NaOH conduca alla migliore stima del fosforo adsorbito e sul terreno e che la concentrazione di Fe e Al siano la principale fonte di adsorbimento del fosforo.
Fatta eccezione per i valori calcolati utilizzando la concentrazione di Ksc, si tratta, comunque, di
valori di saturazione più bassi (indice di un elevata capacità di adsorbimento di questi terreni), rispetto a quanto riportato in letteratura (Torpner J., 2018; Fisher P. et al, 2017; Bortolon L. et al,
Tab. 15 Valori di DPS stimati.
Tab. 15 Continua.
Tab 15 Continua.
2016; Pöthing R. et al, 2010; Hongthanat N., 2010; Casson J.P. et al, 2006; Renneson M. et al, 2006; Nair V.D. et al, 2004), per i quali non è stato possibile osservare l’andamento curvo con cambio di pendenza che permette di individuare il change point oltre il quale i terreni sono a rischio di perdita di fosforo verso il comparto idrico.
I valori ben al di sopra del 100% ottenuti valutando la capacità di adsorbimento in base alla concentrazione di potassio scambiabile confermano che, sebbene il catione contribuisca all’accumulo di fosforo non ne è l’unica fonte e porta ad una sottostima delle capacità di adsorbimento.
Fig. 27 Andamento dei valori di DPS3 rispetto ad A) PH2O ,B) Pres, C) labile P.
A B