Proprietà fisico-idrologiche dei suoli

Campo con acqua stagnante

Le proprietà fisiche dei suoli condizionano il rapporto suolo/acqua/piante. Da esse dipendono la capacità di un suolo di trattenere o trasmettere l’acqua, la funzione di sostegno alle piante e di supporto alle infrastrutture, la capacità di favorire l’attività biologica nonché di influenzare i cicli dei nutrienti e la fertilità dei suoli.

Le proprietà fisiche dei suoli possono quindi essere ottimi indicatori di alcune delle funzioni svolte dal suolo ed essere utilizzate per implementare dei modelli di stima e valutazione del movimento di acqua nel sistema suolo/falda/acqua superficiale. A seconda degli indicatori le proprietà dei suoli possono essere determinate in campo, in laboratorio o stimate con l’ausilio di pedofunzioni o di matrici.

Le principali proprietà fisico-idrologiche del suolo sono:

tessitura
struttura
conducibilità idraulica satura (Ksat)
consistenza
densità apparente
capacità d’acqua disponibile (AWC)

Tessitura

Le particelle che compongono il suolo si possono suddividere in categorie dimensionali (frazioni granulometriche). Esiste una grande variabilità nelle dimensioni delle particelle, da quelle più grossolane (con diametro > 2mm) che formano lo scheletro, a quelle costituenti la terra fine, comprese tra i 2 millimetri e qualche decimo di micron (millesimo di millimetro). La terra fine si suddivide ulteriormente in sabbia (da 2000μ a 50μ), limo (da 50μ a 2μ) e argilla (<2μ). Per tessitura s’intende la ripartizione percentuale della terra fine. Il sistema di classificazione adottato dalla Regione per la tessitura segue lo schema proposto dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti d’America (Soil Survey Division Staff, 1993).

Le diverse combinazioni di sabbia, limo e argilla vengono raggruppate in classi tessiturali.

La tessitura influenza il comportamento fisico e chimico dei suoli. La dimensione delle particelle è importante ai fini delle interpretazioni ingegneristiche e agronomiche, influenza le qualità idrologiche dei suoli ed è infatti utilizzata per la classificazione di questi. Fra le proprietà del suolo influenzate dalla tessitura ci sono il drenaggio, la capacità di trattenere l’acqua, l’aerazione del suolo, la suscettività all’erosione, il contenuto di sostanza organica e la capacità di scambio cationico.

Struttura

La struttura è l’arrangiamento delle particelle granulometriche in aggregati che presentano forme peculiari facilmente distinguibili. Gli aggregati possono avere forma laminare, granulare, angolare, prismatica oppure il suolo può essere senza struttura (singoli granuli di sabbia o masse solide senza aggregati). La struttura si forma in seguito al continuo alternarsi di gelo/disgelo, nel passaggio dallo stato umido a quello secco, oltre che dall’attività dei microorganismi e dalla cementazione effettuata dall’argilla, dalla sostanza organica e dai composti di ferro e alluminio. La struttura è importante in quanto:

aumenta l’infiltrazione dell’acqua, riduce lo scorrimento superficiale e l’erosione ed aumenta l’acqua disponibile per le piante;
migliora l’emergenza delle piante, la crescita delle radici e la profondità di radicazione;
crea pori grandi e continui che aumentano la permeabilità.

Conducibilità idraulica satura (Ksat)

Per conducibilità idraulica satura (Ksat) del suolo s'intende la capacità del suolo di trasmettere l’acqua quando questo è in condizioni di saturazione. Viene espressa in cm/h. La conducibilità idrica satura è una caratteristica importante in quanto indice della facilità con cui il suolo si lascia attraversare dall’acqua. Dipende dalle proprietà sia del mezzo poroso (geometria dei pori) che del fluido (viscosità e densità) che lo satura. Se la Ksat è alta l’acqua si muove velocemente, se bassa l’acqua si muove lentamente. La Ksat è uno dei parametri utilizzati per la descrizione del comportamento idrologico dei suoli (permeabilità, infiltrazione, bilancio idrico, gruppi idrologici). I gruppi idrologici indicano il comportamento potenziale dei suoli nel generare scorrimento superficiale dell’acqua.

I fattori che influenzano la Ksat sono:

La tessitura: le dimensioni dei pori diminuiscono con le dimensioni delle particelle e conseguentemente suoli a tessitura fine sono meno permeabili;
la presenza di sostanza organica: favorisce la struttura del suolo e aumenta la stabilità degli aggregati;
la struttura: è relazionata alla continuità dei pori, un suolo ben strutturato è più permeabile di un suolo poco strutturato;
la presenza di canali formati dalle radici o dall’attività biologica;
le dimensioni e la continuità dei pori: tanto più i pori sono continui e sufficientemente grandi da permettere il passaggio di acqua ed aria, tanto più l’acqua si muove velocemente.

Consistenza

La consistenza descrive la resistenza di un suolo, a diversi stadi di umidità, agli sforzi meccanici o alla manipolazione. Esprime le forze coesive ed adesive che tengono insieme le particelle (plasticità e adesività). La consistenza è influenzata dalla quantità e dal tipo di argilla presente nel suolo ed è un indicatore della propensione di un suolo al compattamento, alla formazione di croste e strati cementati che creano problemi di ristagno idrico, di emergenza delle plantule e nella crescita delle radici.

I principali fattori che influenzano la consistenza sono il contenuto idrico, la tessitura e la densità del suolo.

Densità o massa volumica apparente

La densità esprime la massa del terreno riferita all'unità di volume e si esprime in g/cm³. Si distingue fra la densità reale, che prende in considerazione solo il volume della frazione solida, e la densità apparente, che considera anche la porosità. La densità apparente è sempre minore di quella reale e può cambiare sensibilmente in relazione alla tessitura, alla sostanza organica, al contenuto di umidità, alla struttura del suolo.

Questo parametro influenza le applicazioni ingegneristiche e la crescita delle piante. Viene utilizzato per calcolare il potenziale di restringimento/rigonfiamento delle argille, la capacità di acqua disponibile, la porosità totale e anche la conducibilità idraulica satura. E’ utilizzato per convertire misure in base al peso in misure in base al volume (es. passaggio dal contenuto di Carbonio organico % in Mg/ha). Inoltre la densità apparente è un indicatore della facilità con cui le radici possono estendersi all’interno del suolo.

Capacità di acqua disponibile (AWC)

E’ la quantità di acqua disponibile per le piante quando il suolo si trova alla capacità di campo. Viene espressa in cm d’acqua per ogni orizzonte o strato di suolo ed è la differenza fra il contenuto d’acqua alla capacità di campo e quello al punto di appassimento. E’ un importante fattore per la scelta e gestione di un impianto di irrigazione, di un sistema di drenaggio, per prevedere la disponibilità di acqua per le piante e quindi per la scelte delle colture agrarie, nonché per stimare le produzioni agricole.

Questa proprietà dipende dal contenuto di sostanza organica, dalla tessitura, dalla densità apparente e dalla struttura.

Le carte disponibili

Per quanto riguarda tessitura (sabbia, limo, argilla, scheletro, classe tessiturale USDA) e densità apparente sono state prodotte nel 2023, in collaborazione con CNR-IBE di Firenze, nuove carte relative allo strato 0-30 cm su tutto il territorio regionale, con l’eccezione dei due comuni della Val Marecchia che si sono aggiunti alla regione nel 2021. Le nuove carte (in formato raster) hanno un livello di dettaglio di 1 ha (pixel di 100m x 100m).

Sono inoltre disponibili due carte in scala 1:50.00, relativamente all’area di pianura, per i parametri conducibilità idraulica satura (Field Book for Describing and Sampling Soils, 2012) e gruppi idrologici dei suoli (National Engineering Handbook USDA-NRCS, 2009 (PDF - 123.4 KB)).

Il parametro della densità apparente è disponibile in altri elaborati che sono:

la carta dello stock di carbonio 0-30 cm dove la densità apparente compare fra i dati accessori. Si può consultare la carta sui siti web o scaricare il raster da minERva;
il catalogo dei suoli, nella sezione orizzonti genetici del suolo (valori modali- solo per i suoli di pianura), è presente anche il dato della densità apparente;
i siti rappresentativi locali: ogni sito rappresentativo dei suoli locali è dotato, almeno fino a 100 cm, dei valori dei densità apparente (misurati in campagna o stimati con pedofunzioni).