Fertilità (agricoltura)

Gli scienziati del suolo usano le lettere maiuscole O, A, B, C ed E per identificare gli orizzonti principali, e le lettere minuscole per distinguerli. La maggior parte dei suoli ha tre orizzonti principali: l'orizzonte superficiale (A), il sottosuolo (B) e il substrato (C). Alcuni suoli hanno un orizzonte organico (O) in superficie, ma questo orizzonte può anche essere sepolto. L'orizzonte principale, E, viene utilizzato per gli orizzonti del sottosuolo che presentano una significativa perdita di minerali (eluviazione). Il substrato roccioso duro, che non è suolo, viene indicato con la lettera R.

La fertilità in agricoltura è la capacità di un dato terreno di produrre dei prodotti agricoli ed è composta dall'insieme delle sue caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche.

• Per fertilità fisica si intendono le caratteristiche fisiche del terreno ravvisabili nella tessitura, cioè la proporzione delle varie categorie dimensionali (sabbia, limo, argilla), la struttura e disposizione delle componenti granulometriche che vanno a determinare ad esempio una struttura glomerulare o compatta; la porosità che consente la giusta aerazione del suolo, la densità, la tenacità.
• La fertilità chimica, oltre ad identificare la dotazione in elementi minerali nutritivi, comprende anche le proprietà chimiche che essi vanno ad influenzare, come ad esempio la reazione, la capacità di scambio cationico, i processi di fissazione e retrogradazione degli elementi.
• Infine la fertilità biologica è ravvisabile nella quantità di sostanza organica, ma soprattutto nella presenza di microorganismi: le attività che svolgono nel terreno, come la decomposizione della sostanza organica e la sua successiva umificazione e mineralizzazione, ma anche la mediazione pianta-nutrienti, sono di fondamentale importanza.

La fertilità del suolo può venire preservata e migliorata, ma anche danneggiata, attraverso particolari tecniche e pratiche di coltivazione, come la concimazione, l'irrigazione e le lavorazioni. Ad esempio, alcune lavorazioni del terreno ripristinano o migliorano la struttura, ma anche la circolazione dell'aria, importante per i microorganismi e l'attività delle piante, e dell'acqua, sia in eccesso sia per facilitare l'assorbimento degli elementi nutritivi.

La fertilità complessiva del suolo può essere determinata mediante molteplici analisi, sia semplicemente visive sia di laboratorio. Queste ultime sono spesso costose e comportano una buona conoscenza tecnica per predisporle e interpretarle. A queste si sono affiancate tecniche semplici e poco costose, ma comunque di una buona precisione, come il metodo messo a punto dalla Facoltà di Agraria dell'Università di Padova denominato "Fertimetro" e che costituisce un indicatore dell'attività microbiologica, con alcune indicazioni in relazione ai nutrienti e di buona correlazione con la produzione futura delle colture.

Fertilizzazione del suolo

I fertilizzanti inorganici sono generalmente meno costosi e presentano concentrazioni di nutrienti più elevate rispetto ai fertilizzanti organici. Inoltre, poiché azoto, fosforo e potassio devono generalmente essere presenti in forma inorganica per essere assorbiti dalle piante, i fertilizzanti inorganici sono generalmente immediatamente biodisponibili per le piante senza modifiche. Tuttavia, gli studi suggeriscono che i fertilizzanti chimici hanno effetti negativi sulla salute umana, incluso lo sviluppo di malattie croniche dovute alle tossine. Per quanto riguarda l'ambiente, l'eccessiva dipendenza dai fertilizzanti inorganici altera l'equilibrio naturale dei nutrienti nel suolo, con conseguente riduzione della qualità del suolo, perdita di sostanza organica e maggiori probabilità di erosione del suolo.

Impoverimento del suolo

L'impoverimento del suolo si verifica quando i componenti che contribuiscono alla fertilità vengono rimossi e non reintegrati, e le condizioni che supportano la fertilità del suolo non vengono mantenute. Ciò porta a scarse rese delle colture. In agricoltura, l'impoverimento può essere dovuto a coltivazioni eccessivamente intensive e a una gestione inadeguata del suolo. L'impoverimento può verificarsi a causa di una varietà di altri effetti, tra cui la lavorazione eccessiva (che danneggia la struttura del suolo), il sottoutilizzo di apporti nutrizionali che porta all'esaurimento della riserva di nutrienti del suolo e la salinizzazione di esso.

Effetti dell'irrigazione

L'irrigazione è un processo mediante il quale le colture vengono irrigate con mezzi artificiali, come l'apporto di acqua da tubature, canali o irrigatori. L'irrigazione viene utilizzata quando i modelli naturali delle precipitazioni di una regione non sono sufficientemente sostenibili per il mantenimento delle colture. Le civiltà antiche facevano molto affidamento sull'irrigazione e oggi circa il 18% dei terreni coltivabili del mondo è irrigato. La qualità dell'acqua di irrigazione è molto importante per mantenere la fertilità e la lavorazione del suolo e per utilizzare una maggiore profondità del suolo da parte delle piante. Quando il terreno viene irrigato con acqua altamente alcalina, si accumulano sali di sodio indesiderati nel terreno, il che renderebbe molto scarsa la capacità di drenaggio del terreno. Pertanto, le radici delle piante non possono penetrare in profondità nel terreno per una crescita ottimale nei terreni alcalini. Quando il terreno viene irrigato con acqua acida/a basso pH, i sali utili (Ca, Mg, K, P, S, ecc.) vengono rimossi drenando l'acqua dal terreno acido e inoltre i sali indesiderati di alluminio e manganese per le piante vengono disciolti dal terreno impedendone la crescita. Quando il terreno viene irrigato con acqua ad alta salinità o non viene drenata sufficiente acqua dal terreno irrigato, il terreno si trasformerebbe in terreno salino o perderebbe la sua fertilità. L'acqua salina aumenta il turgore cellulare o il requisito di pressione osmotica che impedisce l'assorbimento di acqua e nutrienti da parte delle radici delle piante.

Gestione della fertilità del suolo

Una coltura di copertura di ravanello da coltivazione all'inizio di novembre

Coltura di copertura nel Dakota del Sud

In agricoltura, le colture di copertura (cover crop) sono piante piantate per coprire il terreno piuttosto che per essere raccolte. Le colture di copertura gestiscono l'erosione del suolo, la fertilità del suolo, la qualità del suolo, l'acqua, le erbacce, i parassiti, le malattie, la biodiversità e la fauna selvatica in un agroecosistema, un sistema ecologico gestito e modellato dall'uomo. Le colture di copertura possono aumentare l'attività microbica nel terreno, il che ha un effetto positivo sulla disponibilità di azoto, sull'assorbimento di azoto nelle colture da reddito e sulle rese delle colture. Riducono i rischi di inquinamento dell'acqua e rimuovono CO2 dall'atmosfera. Possono essere una coltura fuori stagione piantata dopo la raccolta della coltura commerciale. Sono colture nutrici in quanto aumentano la sopravvivenza della coltura principale che viene raccolta e vengono spesso coltivate durante l'inverno.

Uno degli usi principali delle colture di copertura è l'aumento della fertilità del suolo. Queste tipologie di colture di copertura sono chiamate "sovescio". Vengono utilizzate per gestire una vasta gamma di macronutrienti e micronutrienti del suolo. Tra i vari nutrienti, l'impatto delle colture di copertura sulla gestione dell'azoto è quello che ha ricevuto maggiore attenzione da ricercatori e agricoltori, poiché l'azoto è spesso il nutriente più limitante nella produzione agricola.

Spesso, le colture da sovescio vengono coltivate per un periodo specifico e poi arate prima di raggiungere la piena maturazione per migliorare la fertilità e la qualità del suolo. Gli steli lasciati impediscono l'erosione del terreno.

Le colture da sovescio sono comunemente leguminose. Questa famiglia è unica in quanto tutte le specie che la compongono producono baccelli, come fagioli, lenticchie, Lupinus ed erba medica. Le colture di copertura leguminose sono in genere ricche di azoto e possono spesso fornirne la quantità necessaria per la produzione agricola. Nell'agricoltura convenzionale, questo azoto viene in genere applicato sotto forma di fertilizzante chimico. Nell'agricoltura biologica, gli apporti di azoto possono assumere la forma di fertilizzanti organici, compost, semi di colture di copertura e fissazione da parte di colture di copertura leguminose. Questa qualità delle colture di copertura è chiamata valore di sostituzione dei fertilizzanti.

Un'altra qualità esclusiva delle colture di copertura leguminose è che formano relazioni simbiotiche con i batteri Rhizobium ​​che risiedono nei noduli radicali delle leguminose. I Lupinus sono nodulati dal microrganismo del suolo Bradyrhizobium sp. (Lupinus). I Bradyrhizobi ​​si riscontrano come microsimbionti in altre colture leguminose (Argyrolobium, Lotus, Ornithopus, Acacia, Lupinus) di origine mediterranea. Questi batteri convertono l'azoto gassoso atmosferico biologicamente non disponibile (N₂) all'ammonio biologicamente disponibile (NH+4) attraverso il processo di fissazione biologica dell'azoto. In generale, le colture di copertura aumentano l'attività microbica del suolo, il che ha un effetto positivo sulla disponibilità di azoto nel suolo, sull'assorbimento di azoto nelle colture da reddito e sulle rese delle colture.

Prima dell'avvento del processo Haber-Bosch, un metodo ad alta intensità energetica sviluppato per eseguire la fissazione industriale dell'azoto e creare fertilizzanti chimici azotati, la maggior parte dell'azoto introdotto negli ecosistemi derivava dalla fissazione biologica dell'azoto. Alcuni scienziati ritengono che la fissazione biologica diffusa dell'azoto, ottenuta principalmente attraverso l'uso di colture di copertura, sia l'unica alternativa alla fissazione industriale dell'azoto nel tentativo di mantenere o aumentare i futuri livelli di produzione alimentare. La fissazione industriale dell'azoto è stata criticata come una fonte insostenibile di azoto per la produzione alimentare a causa della sua dipendenza dall'energia dei combustibili fossili e degli impatti ambientali associati all'uso di fertilizzanti chimici azotati in agricoltura. Tali impatti ambientali diffusi includono perdite di fertilizzanti azotati nei corsi d'acqua, che possono portare all'eutrofizzazione (carico di nutrienti) e alla conseguente ipossia (esaurimento di ossigeno) di grandi masse d'acqua.

Un esempio di ciò si trova nel bacino della Mississippi Valley, dove anni di carico di azoto fertilizzante nel bacino idrografico dalla produzione agricola hanno portato a una "zona morta" ipossica estiva annuale al largo del Golfo del Messico che ha raggiunto un'area di oltre 22.000 chilometri quadrati nel 2017. Di conseguenza, la complessità ecologica della vita marina in questa zona è diminuita.

Oltre a portare azoto negli agroecosistemi attraverso la fissazione biologica dell'azoto, tipi di colture di copertura note come "colture intercalari" (catch crop) vengono utilizzate per trattenere e riciclare l'azoto del suolo già presente. Le colture di cattura assorbono l'azoto in eccesso rimasto dalla fertilizzazione della coltura precedente, impedendone la perdita attraverso la lisciviazione, o la denitrificazione gassosa o la volatilizzazione.

Le colture intercalari sono in genere specie di cereali annuali a crescita rapida adattate a recuperare in modo efficiente l'azoto disponibile dal terreno. L'azoto fissato nella biomassa delle colture intercalari viene rilasciato nel terreno una volta che la coltura commerciale viene incorporata come concime verde o inizia a decomporsi.

Un esempio di utilizzo del concime verde proviene dalla Nigeria, dove si è scoperto che la coltura di copertura Mucuna pruriens aumenta la disponibilità di fosforo nel terreno dopo che un agricoltore ha applicato fosfato di roccia.

Voci correlate

• Pedologia
• Consumo di suolo
• Land grabbing
• Suolo agrario

Collegamenti esterni

• (EN) soil fertility, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.