APPENDICE IV
EQUAZIONE UNIVERSALE PER L’EROSIONE
DEL SUOLO – USLE
51Questa equazione permette di prevedere, nel medio-lungo termine, il valore medio annuale dell’erosione di un suolo considerando: la pendenza e il tipo di suolo, il regime delle precipitazioni nel corso dell’anno, il tipo di coltura e la tecnica di tillage adottate.
Cinque termini principali sono utilizzati per calcolare l’erosione del suolo in un dato sito. Ogni fattore è la stima numerica di specifiche condizioni che caratterizzano l’intensità dei fenomeni erosivi in quel dato posto, ed è la seguente:
A = R × K × LS × C × P
dove:
A = perdita erosiva media annuale (t/ac/anno);
R = fattore di erodibilità per le precipitazione ed il runoff; K = fattore di erodibilità del suolo;
LS = fattore topografico – L è la lunghezza del pendio, e S ne è l’inclinazione;
C = fattore di coltura;
P = fattore per la pratica agricola di conservazione.
Il fattore di erodibilità per le precipitazioni (R) ed il runoff è strettamente legato alla collocazione geografica del luogo di cui si vuole stimare l’erosione media annua, ed è determinabile utilizzando tabelle specifiche, che tengono conto delle vulnerabilità di un posto all’erosine eolica e idrica.
Il fattore di erodibilità del suolo (K) è una misura della tendenza che le particelle del suolo hanno a distaccarsi ed ad essere trasportate dalla pioggia e dal runoff. La tessitura del suolo è il principale parametro che influisce sul valore di
51 Universal Soil Loss Equation.
K, anche se la struttura, il contenuto di materia organica e la permeabilità dello stesso suolo danno il loro contributo.
La tessitura è una proprietà del suolo utilizzata per descrivere la proporzione delle diverse granulometrie di particelle minerali in un terreno. Le particelle sono suddivise in tre classi ben distinte: argilla, limo e sabbia. Nella Figura A 5 è rappresentato il triangolo che viene comunemente utilizzato per determinare la tessitura di un suolo quando si conoscono le abbondanze percentuali (in peso) delle tre classi di particelle.
Figura A 5 - Triangolo per la classificazione tessiturale di un suolo (Fonte: USDA).
Nella classe delle argille (clay) sono inclusi quei materiali, granulometricamente sottili, che mostrano un comportamento plastico in presenza di quantità variabili d’acqua.
Per limo (silt) si intendono tutti quei materiali granulari derivati dal suolo o da delle rocce.
Nella classe granulometrica delle sabbie (sand) sono invece compresi quei materiali granulari formati da frammenti di rocce finemente disgregati e piccole particelle di minerali. Questa classe solitamente è suddivisa in una serie di sottoclassi granulometricamente ben distinte.
Oltre a queste tre classi principali possiamo citarne una quarta che comprende materiali granulometricamente grossolani ed è quella della ghiaia (gravel). I materiali ghiaiosi sono piccoli frammenti di roccia dal diametro minimo di 2 mm e massimo di 75 mm.
Il loam è un tipo di suolo composto da: sabbia (40%), limo (40%), argilla (10%) e humus (10%). Se i componenti hanno un’abbondanza diversa da quella appena indicata, si avranno vari tipi di loam differenziati in base all’elemento/i più abbondanti. E’ un suolo arenoso, plastico se umido, trattiene abbastanza facilmente l’acqua, e generalmente contiene più nutrienti rispetto ai suoli sabbiosi; tutte caratteristiche che lo rendono un suolo ideale per la coltivazione del mais e di altre colture. Le caratteristiche granulometriche di queste classi sono riassunte nella Tabella A 10.
Tabella A 10 - Principali classi granulometriche (Fonte: USDA).
Tenendo conto di questi aspetti il valore che K può assumere nelle varie situazioni è riassunto nella tabella che segue. Sono riportati tre valori di K: uno nel caso in cui il contenuto di materia organica nel suolo sia inferiore al 2% (in volume?), l’altro nel caso in cui il contenuto superi invece il 2%, ed infine un terzo che il valore medio tra i due già citati.
Classe Granulometrica Dimensioni del Diametro
(mm)
Argilla d < 0.002
Limo 0.002 – 0.05
Sabbia molto sottile 0.05 – 0.10
Sabbia sottile 0.10 – 0.25
Sabbia 0.25 – 0.50
Sabbia grossolana 0.50 – 1.00
Sabbia molto grossolana 1.00 – 2.00
Tabella A 11 - Criteri per il calcolo del coefficiente K (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn, Universal
Soil Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Classe Tessiturale a) K (medio) K (materia organica < 2%) K (materia organica > 2%) Clay 0.22 0.24 0.21 Clay Loam 0.30 0.33 0.28 Coarse Sandy Loam 0.07 - 0.07 Fine Sand 0.08 0.09 0.06
Fine Sandy Loam 0.18 0.22 0.17
Heavy Clay 0.17 0.19 0.15
Loam 0.30 0.34 0.26
Loamy Fine Sand 0.11 0.15 0.09
Loamy Sand 0.04 0.05 0.04
Loamy Very Fine Sand
0.39 0.44 0.25
Sand 0.02 0.03 0.01
Sandy Clay Loam 0.20 - 0.20
Sandy Loam 0.13 0.14 0.12
Silt Loam 0.38 0.41 0.37
Silty Clay 0.26 0.27 0.26
Silty Clay Loam 0.32 0.35 0.30
Very Fine Sand 0.43 0.46 0.37
Very Fine Sandy Loam
0.35 0.41 0.33
a) Per determinare l’abbondanza delle tre principali classi tessiturali (limo, argilla, sabbia) si
consulti il triangolo riportato nella Figura A 5.
Il fattore topografico (LS) permette di confrontare l’erosione del suolo nelle condizioni date, con lunghezza e inclinazione del pendio variabili di caso in caso, con l’erosione di un pendio di riferimento, detto pendio standard, lungo 72.6 ft (circa 184.4 cm) e con una pendenza del 9%. All’aumentare della lunghezza e dell’inclinazione aumenta l’intensità dei fenomeni erosivi.
Tabella A 12 - Criteri per il calcolo del coefficiente topografico (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn,
Universal Soil Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Lunghezza del Pendio
ft (m) Pendenza (%) Fattore Topografico 10 1.3800 8 0.9964 6 0.6742 5 0.5362 4 0.4004 3 0.2965 2 0.2008 1 0.1290 100 ft (31 m) 0 0.0693 10 1.9517 8 1.4092 6 0.9535 5 0.7582 4 0.5283 3 0.3912 2 0.2473 1 0.1588 200 ft (61 m) 0 0.0796 10 2.7602 8 1.9928 6 1.3484 5 1.0723 4 0.6971 3 0.5162 2 0.3044 1 0.1955 400 ft (122 m) 0 0.0915 10 3.9035 8 2.8183 6 1.9070 5 1.5165 4 0.9198 3 0.6811 2 0.3748 1 0.2407 800 ft (244 m) 0 0.1051 10 5.5203 8 3.9857 6 2.6969 5 2.1446 4 1.2137 3 0.8987 2 0.4614 1600 ft (488 m) 1 0.2964
0 0.1207 10 7.8069 8 5.6366 6 3.8140 5 3.0330 4 1.6015 3 1.1858 2 0.5680 1 0.3649 3200 ft (975 m) 0 0.1386
L’indice LS può essere calcolato anche senza usare la tabella soprastante, usando l’equazione che segue:
LS = [0.065 + 0.0456(slope) + 0.006541(slope)2] × (slope_l ÷ const)NN
dove:
slope = inclinazione del pendio(%); slope_l = lunghezza del pendio;
const = 72.5 se si usa come unità di lunghezza il piede 22.1 se si usa il cm;
NN = secondo la Tabella A 13.
Tabella A 13 - Valori di NN in funzione delle diversa pendenza S (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn,
Universal Soil Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
S < 1 1 ≤ S < 3 3 ≤ S < 5 S ≥ 5
NN 0.2 0.3 0.4 0.5
Il fattore di coltura (C) viene impiegato per determinare l’efficacia del sistema di gestione della coltura (tipo di coltura e tecnica di coltivazione) e del suolo in termini di prevenzione all’erosione. Questo fattore viene determinato calcolando prima il fattore per il tipo di coltura presente (Ccrop) e poi quello per la tecnica di coltivazione adottata (Ctill). Questi due fattori vengono poi moltiplicati tra di loro per dare il valore totale di C:
Tabella A 14 - Criteri per il calcolo del fattore per il tipo di coltura (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn,
Universal Soil Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Tipo di Coltura Ccrop
Mais da granella 0.40
Mais silage, Fagioli e Canola 0.50
Cereali (Primavera e Inverno) 0.35
Colture Stagionali 0.50
Alberi da frutto 0.10
Fieno e Pascolo 0.02
Tabella A 15 - Criteri per il calcolo del fattore per la tecnica di coltivazione adottata (Fonte: R. P.
Stone, D. Hilborn, Universal Soil Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Tecnica di Coltivazione Ctill
Aratura Autunnale 1.0 Aratura Primaverile 0.90 Mulch Tillage 0.60 Ridge Tillage 0.35 Zone Tillage 0.25 No-Till 0.25
Infine il fattore per la pratica agricola di conservazione (P) riflette gli effetti delle pratiche adottate per ridurre l’effetto del runoff e quindi l’erosione del suolo complessiva. La tabella che segue permette di determinare il valore di P in funzione della pratica di conservazione utilizzata.
Tabella A 16 - Tabella per il calcolo del fattore P (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn, Universal Soil
Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Pratica di Conservazione P
Up & Down Slope 1.0
Cross Slope 0.75
Contour farming 0.50
Strip cropping, cross slope 0.37
Il valore dell’erosione tollerabile in un suolo è la massima quantità (di suolo) annuale che può essere rimossa prima che la produttività a lungo termine del suolo sia compromessa. L’impatto dell’erosione su un suolo e di conseguenza il corrispondente livello di tolleranza è in funzione del tipo di suolo e della sua profondità. I livelli di tolleranza vengono riassunti nella tabella sotto riportata.
Tabella A 17 - Livelli di tolleranza all’erosione (Fonte: R. P. Stone, D. Hilborn, Universal Soil
Loss Equation (USLE), Ontario FactSheet, 2000).
Classe Erosiva Erosione Potenziale
(t/ac/anno)
Molto Bassa (tollerabile) < 3
Bassa 3 - 5
Moderata 5 - 10
Alta 10 - 15
