Terreni caratterizzati da carenza di basi ed un’eccessiva presenza di ioni H+, Al nella soluzione del suolo e nei complessi di scambio. Se il ph è molto basso, vengono compromesse le attività di nutrizione delle piante. L’acidificazione di un terreno è causata principalmente da un elevato tenore di Si e Al nelle rocce che hanno generato il suolo, dalle condizioni atmosferiche e dalla pedogenesi. Anche le piante sottopongono il terreno ad una lenta acidificazione, anche se in maniera non troppo rilevante. Esse rilasciano ioni H+ nella soluzione suolo durante i processi di scambio. Questa acidificazione è spesso contrasta dal potere tampone del suolo.
Chimica
Biochimica del Suolo
Il suolo è caratterizzato da una vasta biodiversità.
I batteri sono importanti mineralizzatori di detriti (carbonio organico). Non hanno bisogno di elevate quantità di elementi nutritivi e possono trasformare varie tipologie di composti organici, liberando CO2 e sali minerali. Le ossidazioni dei substrati sono concatenate tramite l’utilizzo dei prodotti terminali di ogni reazione, formando anche associazioni batteriche. In base alla velocità di reazione e alla concentrazione del substrato, i batteri si possono dividere in zimogeni e autoctoni:
- I batteri zimogeni attaccano velocemente le frazioni di C organico più facili da utilizzare. La loro presenza nell’ambiente è fortemente dipendente dalla composizione del substrato e dalla materia organica presente. Mineralizzano velocemente la maggior parte della sostanza organica se in quantità sufficienti.
- I batteri autoctoni mantengono un’attività costante nel tempo che è scarsamente influenzata dalle condizioni ambientali. Attaccano meno rapidamente substrati non accessibili dai batteri zimogeni. Mineralizzano lentamente.
Ciclo del Carbonio (o del Detrito)
Il carbonio organico è presente maggiormente nel suolo, il quale è sede di chiusura del ciclo. Il ciclo del carbonio è collegato con i cicli di P, N e S. Tutti questi cicli presentano reazioni omologhe, come mineralizzazione e immobilizzazione.
La prima fase è quella di scomposizione della sostanza organica di origine vegetale, animale e industriale a carica dei microrganismi del suolo. Inizialmente attuata dalla mesofauna tramite degradazione fisica, successivamente dai batteri e funghi tramite degradazione chimica. Queste piccole molecole semplificate forniscono il C e l’energia necessaria per gli organismi eterotrofi. Una parte del C demolito viene trasformato in molecole altamente stabili, formando le sostanze umiche. Il processo di formazione di queste sostanze avviene in 3 fasi: resintesi (i microrganismi sintetizzano sostanze per loro dannose che vengono quindi rilasciate nell’ambiente esterno),
pH e Potere Tampone del Suolo
Ph nel terreno
Influenza organismi vegetali che possono vivere in un determinato terreno, attività microbiche (mineralizzazione, fissazione…), solubilità degli elementi, ciclo degli elementi, fornisce indicazioni su possibili carenze, sulla speciazione e sulla tossicità. Si determina tramite il clima, matrice litologica (studia la roccia madre di partenza) e la pedogenesi (studia la roccia madre in cambiamento). Inoltre, in modo secondario è determinato da idrolisi di Al e Fe, dissociazione di acido carbonico (ioni H+ in soluzione), rizodeposizioni (ioni H+ espulsi dalla pianta), popolazioni batteriche che espellono acidi organici, mineralizzazione, deposizioni atmosferiche (piogge acide). Difficilmente modificabile. I ph estremi ostacolano qualsiasi attività biologica. Il suolo determina un potente potere tampone limitando le variazioni di ph; gli ioni presenti in soluzione e suoi colloidi annullano le variazioni entro un centro limite. Il potere tampone è correlato alla diversità dei gruppi funzionali presenti nelle sostanze del suolo.
Componenti Organiche del Suolo
La sostanza organica migliora la condizione di vita nel suolo, fornisce energia ai microrganismi, modifica la temperatura del suolo, avvolge particelle e grumi, altera i rapporti tra costituenti solidi e liquidi.
Per rifornire i suoli di sostanza organica si utilizzano gli ammendanti. Questi stimolano l’attività microbica, la quantità di enzimi e la probabilità di interazione tra la componente organica e quella minerale per aumentare l’efficienza degli elementi nutritivi.
Il suolo è suddiviso in frazione attiva e stabile. La prima comprende sostanze organiche fresche, la seconda sostanze umiche e recalcitranti.
Componenti Minerali del Suolo
Il terreno è formato da tre fasi distinte: solida, liquida e gassosa (non influenza direttamente le proprietà fisiche del terreno ma indirettamente tramite potenziali redox nei processi di mineralizzazione di sostanza organica). Le reazioni del suolo avvengono nell’interfaccia solido/liquida.
La parte solida del suolo è composta da materiale inorganico (minerali) e materiale organico (sostanza organica e sostanze umiche, carica a ph variabile).
Un minerale è una sostanza inorganica caratterizzata da composizione chimica costante, o variabile entro limiti ristretti, da proprietà fisiche specifiche e da peculiare struttura cristallina tridimensionale di atomi ioni o molecole. I minerali si dividono in minerali primari e secondari.
Tipi di Solidi – Riassunto
La struttura dei solidi è determinata da un bilancio di forze attrattive e repulsive fra atomi/ioni del solido:
- Le forze repulsive determinate da parametri strutturali quali lunghezze di legami, angoli, densità atomiche, ecc…
- Le forze attrattive, di natura elettrostatica, tra carica negativa degli elettroni di valenza e le cariche positive dei nuclei atomici.
Differenziamo i solidi a seconda del tipo di legame (e quindi distribuzione degli atomi):
- Ionici: NaCl, CaO, LiF
- Covalenti: C (diamante), SiO2
- Molecolari: CO2, I2, Xe
- Metallici: Li, Fe, Na
SOLIDI IONICI
Il legame metallico – Proprietà metalliche – Riassunto
Da cosa derivano le proprietà cosiddette “metalliche” di certi solidi? In un cristallo formato da molti atomi, li livelli energetici degli orbitali molecolari sono talmente ravvicinati da formare una banda continua, vediamo come ciò influisce sulle caratteristiche di un solido…La teoria degli orbitali molecolari applicata ad un solido cristallino
Un cristallo metallico è caratterizzato da un’estesa sovrapposizione degli orbitali di valenza dei singoli atomi in modo da formare orbitali molecolari delocalizzati, estesi su tutto il reticolo cristallino (orbitali di Bloch). I cationi (i nuclei degli atomi) sono disposti secondo un reticolo ordinato, e sono circondati da un “mare” di elettroni di valenza mobili e delocalizzati.
La fotosintesi – Biochimica
La fotosintesi avviene in 2 fasi:
- fase luminosa: dipendente dalla presenza della luce, avviene nella membrana dei tilacoidi. A partire da H₂O e luce, si generano NADPH, ATP e O₂
- fase oscura: indipendente dalla presenza della luce, avviene nello stroma; con il Ciclo di Calvin, a partire da CO₂, ATP e NADPH si genera zucchero-fosfato
Fase luminosa
La fotosintesi avviene in due complessi proteici detti fotosistema 1 (lunghezza d’onda della luce sui 700nm) e fotosistema 2 (lunghezza d’onda sui 680nm). In entrambi è presente la clorofilla A. I batteri autotrofi hanno solo il fotosistema 2. Durante la fase luminosa avviene la fotofosforilazione, con un meccanismo analogo a quello della respirazione cellulare, ma con funzione opposta, cioè anabolica.