Il suoli alcalini sono terreni che hanno un valore di pH elevato (maggiore di 8,5). Il pH è una misura del grado di acidità o alcalinità di una soluzione acquosa e il suo valore indica la concentrazione di ioni H+ presente.
Il pH del suolo è uno degli indici più importanti nell'analisi del suolo, poiché influenza in modo decisivo i processi biologici che avvengono in questa matrice, compreso lo sviluppo delle piante..
Valori di pH estremamente acidi o basici creano condizioni avverse per lo sviluppo di tutte le forme di vita nel suolo (piante e animali)..
Matematicamente il pH è espresso come:
pH = -log [H+]
dove [H+] è la concentrazione molare di ioni H.+ o ioni idrogeno.
L'uso del pH è molto pratico, in quanto evita di manipolare cifre lunghe. Nelle soluzioni acquose, la scala del pH varia tra 0 e 14. Soluzioni acide, dove la concentrazione di ioni H+ è alto e maggiore di quello degli ioni OH- (ossidrile), hanno un pH inferiore a 7. In soluzioni alcaline dove le concentrazioni di ioni OH- sono quelli dominanti, il pH ha valori maggiori di 7.
Acqua pura a 25oC, ha una concentrazione di ioni H.+ uguale alla concentrazione di ioni OH- e quindi il suo pH è pari a 7. Questo valore di pH è considerato neutro.
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Tra le caratteristiche dei terreni alcalini possiamo citare:
Sono terreni con una struttura molto povera e una stabilità molto bassa, poco fertili e problematici per l'agricoltura. Avere una caratteristica tenuta superficiale.
Spesso presentano uno strato calcareo duro e compatto tra 0,5 e 1 metro di profondità e vari tipi di compattazione sotto forma di croste e piatti..
Questo porta ad un'elevata resistenza meccanica alla penetrazione delle radici delle piante, e problemi di ridotta aerazione e ipossia (bassa concentrazione di ossigeno disponibile).
Hanno una presenza dominante di carbonato di sodio NaDueCO3. Sono terreni argillosi, dove la maggior presenza di argilla provoca l'espansione del suolo rigonfiandosi in presenza di acqua..
Alcuni ioni presenti in eccesso sono tossici per le piante.
Hanno una scarsa raccolta e conservazione dell'acqua.
Hanno bassa capacità di infiltrazione e bassa permeabilità, quindi scarso drenaggio. Questo fa sì che l'acqua piovana o di irrigazione venga trattenuta in superficie, generando anche una bassa solubilità e mobilità degli scarsi nutrienti disponibili, che finisce per tradursi in carenze nutritive..
Si trovano generalmente in regioni semi-aride e aride, dove le precipitazioni sono scarse e i cationi alcalini non vengono lisciviati dal suolo..
Trattandosi di terreni argillosi con predominanza di argille nella loro composizione, presentano aggregati di silicati di alluminio idratati che possono presentare varie colorazioni (rosso, arancio, bianco), per la presenza di particolari impurità..
Concentrazioni eccessive di ioni alluminio sono tossiche per le piante (fitotossiche) e quindi rappresentano un problema per le colture.
Lo stato alcalino del suolo genera una composizione chimica caratteristica con fattori quali:
Questa condizione riduce la traspirazione delle piante e l'assorbimento di acqua da parte delle radici, a causa della pressione osmotica che genera..
L'elevata sodicità riduce la conduttività idraulica del suolo, diminuisce la capacità di immagazzinamento dell'acqua e il trasporto di ossigeno e sostanze nutritive..
Il boro è tossico per le piante (fitotossico).
Elevati valori di pH associati a terreni alcalini, con concentrazioni predominanti di ioni OH-, limitare la disponibilità di sostanze nutritive per le piante.
Il bicarbonato è anche fitotossico, poiché inibisce la crescita delle radici e la respirazione delle piante..
L'alluminio è un altro metallo fitotossico che ha effetti simili all'eccessiva presenza di bicarbonati.
In generale, i terreni alcalini presentano concentrazioni fitotossiche di ioni cloruro (Cl-), sodio (Na+), boro (B3+), bicarbonato (HCO3-) e alluminio (Al3+).
I terreni alcalini hanno anche una ridotta solubilità dei nutrienti vegetali, in particolare di macronutrienti come fosforo (P), azoto (N), zolfo (S) e potassio (K) e di micronutrienti come zinco (Zn), rame (Cu), manganese (Mn) e molibdeno (Mo).
La produzione di colture orticole in ambienti aridi e semi-aridi è limitata dalle restrizioni imposte dalle piogge scarse e variabili, dall'infertilità esistente e dai limiti fisici e chimici del suolo alcalino..
C'è un crescente interesse nell'incorporare i terreni alcalini nella produzione agricola attraverso l'implementazione di metodi per correggere e migliorare le loro condizioni..
La gestione dei terreni alcalini prevede tre strategie principali per aumentarne la produttività:
Per il miglioramento delle condizioni di salinità transitoria (salinità non associata a sbalzi di acque sotterranee), l'unico metodo pratico è mantenere un flusso d'acqua verso l'interno attraverso il profilo del suolo..
Questa pratica potrebbe includere l'applicazione di gesso (CaSO4) per aumentare la frazione di percolato salino dalla zona di sviluppo delle radici. Nel sottosuolo sodico, invece, oltre alla lisciviazione o al lavaggio degli ioni sodio è richiesta l'applicazione di opportuni emendamenti..
Il boro solubile può anche essere rimosso mediante lavaggio. Dopo la lisciviazione di sodio e boro, le carenze di nutrienti vengono corrette.
L'aratura del sottosuolo, o ripuntamento profondo, consiste nel rimuovere la matrice dal sottosuolo per rompere gli strati induriti compattati e migliorare la fertilità e l'umidità aggiungendo acqua..
Questa tecnica migliora la produttività del suolo, ma i suoi effetti non vengono mantenuti a lungo termine..
La correzione della sodicità del suolo (o eccesso di ione sodio, Na+) con ripuntamento profondo, ha effetti positivi a lungo termine solo se la struttura del suolo viene stabilizzata con l'aggiunta di ammendanti chimici, come il calcio sotto forma di gesso (CaSO4) o materia organica, oltre a controllare il traffico o il passaggio di persone, bestiame e veicoli, per ridurre la compattazione del suolo.
Il gesso come fonte di ioni calcio (CaDue+) per sostituire gli ioni sodio (Na+) del suolo, è stato ampiamente utilizzato con successo variabile, con l'obiettivo di migliorare i problemi strutturali nei suoli soda.
La correzione del gesso previene il rigonfiamento e la dispersione eccessivi delle particelle di argilla, aumenta la porosità, la permeabilità e riduce la resistenza meccanica del terreno..
Sono inoltre presenti lavori di ricerca che riportano un aumento del percolato di sali, sodio ed elementi tossici, con l'utilizzo del gesso come correzione dei terreni alcalini..
Sono state sviluppate recentemente tecniche per il miglioramento dei terreni di sodio, che includono l'uso di vari polimeri di poliacrilammide (PAM)..
I PAM sono efficaci nell'aumentare la conduttività idraulica nei terreni di sodio.
Imbottitura di superficie (o pacciame in inglese) hanno diversi effetti favorevoli: riducono l'evaporazione delle acque superficiali, migliorano le infiltrazioni e diminuiscono il movimento di acqua e sali verso l'esterno.
L'applicazione superficiale di rifiuti organici sotto forma di compost, si traduce in una diminuzione degli ioni Na+, forse a causa del fatto che alcuni composti organici solubili nel materiale del compost possono intrappolare lo ione sodio attraverso la formazione di composti chimici complessi.
Inoltre, la materia organica del compost apporta al suolo macronutrienti (carbonio, azoto, fosforo, zolfo) e micronutrienti e promuove l'attività dei microrganismi..
La correzione con sostanza organica viene effettuata anche negli strati profondi del terreno, sotto forma di letti, con gli stessi benefici dell'applicazione superficiale.
L'applicazione di fertilizzanti chimici nel sottosuolo è anche una pratica correttiva per suoli alcalini che migliora la produttività agricola, in quanto corregge la carenza di macro e micronutrienti.
Diversi studi hanno esaminato la pratica delle colture di primo utilizzo come meccanismo per modificare la struttura del suolo, creando pori che consentono alle radici di svilupparsi in terreni ostili..
Specie legnose autoctone perenni sono state utilizzate per produrre pori in sottosuolo argilloso impervio, la cui coltivazione di primo utilizzo modifica favorevolmente la struttura e le proprietà idrauliche del suolo..
L'uso del miglioramento genetico selettivo per migliorare l'adattamento delle colture alle condizioni restrittive dei terreni alcalini è stato fortemente messo in dubbio, ma è il metodo più efficace a lungo termine ed economico per migliorare la produttività delle colture in questi terreni ostili..
Il principio delle pratiche di evitamento si basa sull'uso massimo delle risorse dalla superficie del suolo alcalina relativamente benigna, per la crescita e la resa delle colture orticole..
L'utilizzo di questa strategia implica l'utilizzo di colture a maturazione precoce, meno dipendenti dall'umidità del sottosuolo e meno influenzate dai suoi fattori avversi, cioè con la capacità di evitare le condizioni avverse presenti nel suolo alcalino..
Semplici pratiche agronomiche, come la raccolta anticipata e un maggiore apporto di nutrienti, aumentano lo sviluppo radicale localizzato e consentono quindi anche un aumento del volume di suolo superficiale sfruttato nella coltura..
La ritenzione di potature e stoppie sono anche tecniche agronomiche per migliorare le condizioni di coltivazione in terreni alcalini..
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