Ricerca in campo: scoprire la struttura del terreno Teach article

Tradotto da Marianna D'Amico. Sporcati le mani in classe con questi esperimenti, esplora la composizione del terreno e scopri perché è importante.

Il terreno è essenziale per la vita su questo pianeta. Senza di esso non potremmo coltivare il cibo di cui abbiamo bisogno per vivere. Probabilmente, quello che è meno risaputo è che il terreno ha altre importanti funzioni come filtrare ed immagazzinare l’acqua per prevenire inondazioni e siccità, fornire un habitat ad un terzo della biodiversità mondiale – maggior parte della quale conosciamo sono in piccola parte. I terreni hanno anche un forte impatto sul cambiamento climatico in quanto possono immagazzinare grandi quantità di carbone organico e sono i principali contenitori terrestri di biossido di carbonio (Janzen, 2004).

Il modo in cui utilizziamo il territorio ha una chiara influenza sul funzionamento del terreno, e quindi su tutti I benefici che otteniamo da esso. Più il terreno è disturbato dalle attività di costruzione, da agricoltura intensiva, da scavi e aratura, maggiore è la perdita di materia organica la quale, a sua volta, aumenta il pericolo di erosione del suolo là dove il terreno viene portato via dall’acqua. L’aggiunta al terreno di materiale organico (es. utilizzo di fertilizzante) può riparare il suo contenuto organico e migliorare la sua struttura assicurando una minore perdita di nutrienti e aiutando a prevenire l’erosione del suolo.

L’erosione è un problema che riguarda tutti noi: alcuni studi stimano che circa l’11% del territorio dell’Unione Europea (EU) è attualmente soggetto ad erosione del suolo di grado medio alto (questo significa più di 5 tonnellate per ettaro l’anno)w1. L’erosione non solo diminuisce la fertilità del terreno, ma aumenta anche la sedimentazione in ruscelli e fiumi bloccando i corsi d’acqua e portando a maggiori inondazioni. Quando i terreni coltivati e i sedimenti vengono lavati via dall’acqua e raggiungono i fiumi, questi portano con sé pesticidi e fertilizzanti contribuendo all’inquinamento dell’habitat fluviale.

Il movimento del terreno durante l’aratura riduce la quantità di materia organica, questo può portare ad una struttura del terreno più debole ed infine all’erosione.
Jane Mills
 

La struttura del suolo e la materia organica

La struttura del suolo e la quantità di materia organica in esso contenuta hanno un forte impatto sul tasso di erosione del terreno.

La struttura del suolo è il modo in cui le particelle del suolo (argilla, silt e sabbia) si organizzano in aggregati, i quali sono gruppi di particelle di terreno che si uniscono in maniera più salda rispetto alle particelle vicine. Una buona struttura del terreno è importante in quanto essa permette all’aria e all’acqua di infiltrarsi nel suolo, essi sono vitali per una sana crescita delle piante. Senza una buona struttura i terreni soffrirebbero per la mancanza di ossigeno, per gli allagamenti e per il blocco dei nutrienti, ciò significa che le piante sono incapaci di assorbire i nutrienti dal terreno e sono destinate a morire. Gli aggregati di terreno sono molto più stabili delle singole particelle, esse infatti aumentano l’abilità del terreno di non rompersi quando su di esso agiscono acqua, vento e aratura.

La materia organica nel terreno è costituita da piante, vive e morte, e dai resti animali. Questo include semi, foglie, radici, lombrichi e letame, così come batteri, funghi e humus (materiale vegetale deteriorato). I terreni con un alto contenuto di materia organica sono più efficienti nell’immagazzinare nutrienti e acqua, e nel consegnarli alle piante. La struttura del terreno dipende molto anche dalla quantità di materia organica: maggiore è la quantità e migliore tende ad essere la struttura del terreno. La materia organica è generalmente concentrata nei primi 10-40 cm di terreno, in questa zona, infatti, avviene la produzione ed il decadimento vegetale. La porzione più alta del terreno disturbata dalla coltivazione o da lavori di costruzione può non essere più ricca in materia organica, e quindi la sua stabilità può essere compromessa.

 La struttura del terreno: attività per lo studente

Per la maggior parte degli studenti, in particolare per quelli che vivono nelle città, il mondo sotto i loro piedi rimane sconosciuto. Per rimediare a ciò, abbiamo sviluppato un’attività divisa in due parti per aiutare gli studenti a comprendere l’importanza che il terreno ed il suo contenuto organico hanno per tutti noi. Questa attività è adatta per studenti di età compresa tra gli 11 e 16 anni. L’attività 1 richiederà 1-2 ore per la raccolta di campioni di terreno, più un’ora di lavoro in classe. L’attività 2 richiede visite ogni ora per un totale di 4 ore.

Materiali

  • Due barattoli di vetro con il coperchio (es. barattoli di marmellata vuoti)
  • Filo (almeno 30 cm)
  • Tronchese
  • Vanga o paletta
  • Collection bags or boxes for soil samples
  • Due campioni di terreno di due siti diversi (guardare la sezione metodo)
  • Acqua
  • Orologio o cronometro

Attività 1: I campioni di terreno e la stabilità

In questa attività gli studenti portano a termine un semplice esperimento collezionando campioni di terreno e testando la loro stabilità, e quindi imparando quali tipi di terreno sono più propensi all’erosione. In questa attività la parte superficiale del terreno di un sito indisturbato è comparato ad un terreno simile preso da un sito disturbato. L’attività può essere portata a termine singolarmente o in gruppo.

Metodo

  1. Per prima cosa, rimedia i due campioni. Questi devono essere presi da ognuno di questi luoghi:
  • I primi 5-10 cm di terreno da un sito indisturbato (es. dal giardino degli studenti, dal giardino della scuola)
  • Terreno da un sito disturbato (es. da un sito in costruzione, da un terreno che è stato ben scavato).
  1. Quando prendi questi campioni di terreno cammina zig-zag e raccogli piccoli campioni (circa la dimensione di una noce) ad ogni svolta. Comprimi gentilmente insieme i campioni di terreno, in modo tale da avere alla fine 2-3 manciate.
  2. Riempi i barattoli con dell’acqua e disponi i fili in cima ad ogni barattolo in modo da formare dei semplici “cesti” che si immergono nell’acqua (guarda figura 1).
Figura 1: Barattoli pieni d’acqua con “cesti” di filo in cima
Barbara Birli
 
  1. Inserisci una piccola porzione di terreno di ogni sito all’interno di un cesto, entrambi nello stesso momento. Registra il tempo (o fai partire il cronometro).
  2. Osserva I campioni di terreno dopo un minuto (figura 2) e ancora ad intervalli di un minuto (fino a 7-10 minuti) e registra le tue osservazioni. Annota quale campione di terreno sembra essere più stabile (rimane nel cesto) e quale è meno stabile (si sbriciola velocemente dentro il barattolo).
Figura 2a: Campioni di terreno immersi in acqua dopo un minuto. Terreno proveniente da un sito disturbato (sinistra) e dalla superficie di un terreno indisturbato (destra)
Barbara Birli
Figura 2b: Campioni di terreno immersi in acqua, dopo due minuti. Il terreno proveniente da un sito disturbato (sinistra) e dalla superficie di un terreno indisturbato (destra)
Barbara Birli
 

In seguito, gli studenti discutono i loro risultati e provano a rispondere alle seguenti domande:

  • Quale tipo di terreno era più stabile una volta introdotto nei barattoli?
  • Secondo te, quale dei due campioni conteneva più materia organica?

Discussione in classe

Gli studenti avranno probabilmente osservato durante l’esperimento che il terreno proveniente dallo strato superficiale di un prato, un frutteto o di un campo che non è stato disturbato o coltivato per un paio di anni rimane compatto in un cestino di maglia di filo, anche quando viene immerso nell’acqua. Spesso, le zolle di terreno rimangono così compatte che l’acqua evapora prima che il terreno possa sgretolarsi.

Al contrario, il terreno che è stato disturbato da poco (come ad esempio un giardino zappato per bene, un campo coltivato ripetutamente o un sito in costruzione) tende a sgretolarsi (disperdersi) in singole particelle di terreno quando viene immerso nell’acqua. Il terreno sciolto rende l’acqua torbida, ed infine si deposita sul fondo del barattolo come uno strato di sedimento.

Come mai accade questo? Una spiegazione è che la materia organica contribuisce alla stabilità degli aggregati di terreno attraverso le proprietà di legame del materiale organico come ad esempio i prodotti di scarto dei batteri, le ife fungine, le secrezioni dei vermi ed i loro calchi. Questi materiali forniscono il “collante” che tiene il suolo compatto. La materia organica contiene anche materiali idrofobici, tra cui lipidi e cere, che possono ridurre la “bagnabilità” del terreno aiutandolo a rimanere compatto anche quando è presente una grande quantità d’acqua. Questi aumentano anche il numero dei piccoli pori nel terreno riducendo la quantità d’acqua che penetra il terreno e quindi anche la perturbazione degli aggregati.

Agitalo: mescola il terreno
con l’acqua prima di lasciarlo
riposare per 4 ore

Barbara Birli

Attività 2: Mix minerale

Tutti i terreni contengono minerali (ghiaia, sabbia, limo, argilla) oltre al materiale organico. In questa attività gli studenti scopriranno la composizione minerale dei loro campioni di terreno.

Procedura

  1. Osserva I barattoli pieni d’acqua utilizzati nell’attività precedente, seleziona I barattoli nei quali il terreno si è disgregato.
  2. Rimuovi i cestini, chiudi i barattoli con il coperchio e agitali bene.
  3. Osserva che cosa accade, controlla i barattoli dopo un minuto e in seguito ad intervalli di un ora per le prossime 4 ore. Annota le tue osservazioni.
  4. Infine, dopo 4 ore confronta i barattoli con i diagrammi in figura 4 che mostrano la composizione di tipi diversi di terreno. Quale tipo di terreno pensi che siano i tuoi campioni?
 
Figura 3: Diagramma di un campione di terreno agitato con dell’acqua e lasciato riposare per 4 ore, esso mostra gli strati che si formano. A: strato di sabbia (dopo un minuto); B: strato di limo (dopo 2 ore); C: strato di argilla (si forma quando l’acqua torna limpida)
Jane Mills

 

Figura 4: Tipi di terreni e le diverse composizioni minerali. A: sabbia; B: limo; C: argilla
Jane Mills

Discussione in classe

Dopo pochi minuti gli studenti avranno notato le particelle di sabbia più pesanti cadere sul fondo del barattolo. Dopo 2 ore avranno osservato il limo depositarsi, e dopo 4 ore l’acqua dovrebbe essere completamente limpida con tutti gli strati visibili (figura 3).

Cosa ci dicono questi strati riguardo il tipo di terreno nei barattoli – e, soprattutto, quanto è importante il terreno per la crescita del raccolto? La risposta è che dipende dalla quantità relativa dei diversi tipi di minerali, come mostrato in figura 4. Vi sono 4 principali tipi di terreno e ognuno ha diversi vantaggi e svantaggi per gli agricoltori:

  • Terreno sabbioso (0-10% argilla, 0-10% limo, 80-100% sabbia): questo terreno è facile da lavorare e si riscalda facilmente in primavera. Tuttavia l’acqua cola velocemente attraverso di esso in zone dove le radici non riescono a raggiungerla.
  • Terreno argilloso (50-100% argilla, 0-40% limo, 0-45% sabbia): Questo terreno trattiene più a lungo l’acqua, ma richiede tempo per riscaldarsi in primavera e può essere difficile da lavorare quando di secca.
  • Terreno limoso (0-15% argilla, 85-100% limo, 0-20% sabbia): Questo terreno è abbastanza fertile ma, a causa della sua tendenza a trattenere liquidi, il terreno limoso è freddo e non drena bene.
  • Terriccio (10-30% argilla, 30-50% limo, 25-50% sabbia): Questo terreno è il tipo di terreno che i coltivatori ed i giardinieri preferiscono. Esso contiene tutti e tre i minerali in quantità equilibrate – limo, sabbia e argilla.

Ringraziamenti

La preparazione di questo articolo è stata supportata da RECARE project, del quale gli autori sono partner. Il RECARE project, finanziato dalla Commissione Europea FP7 Programme, ha l’obiettivo di trovare e condividere soluzioni per prevenire la degradazione del suolo in Europa.

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References

Web References

Resources

Author(s)

Jane Mills è un senior research fellow all’Università del Gloucestershire, UK. Il suo interesse di ricerca è il processo di scambio di conoscenze, ed è a capo del lavoro di divulgazione in due progetti di ricerca finanziati dall’Unione Europea che si focalizzano sulla tutela dei terreni in Europa.

Barbara Birli possiede un dottorato in studi tecnici (Pianificazione Regionale). Come scienziato senior all’Environment Agency in Austria, è coinvolta in progetti nazionali ed internazionali riguardanti la crescente consapevolezza delle minacce al suolo, nello sviluppo di materiale educativo e in progetti di “scienza dei cittadini”.

Francesco Morari è un professore associato in agronomia ambientale all’Università di Padova, Italia. I suoi principali interessi di ricerca sono la misurazione, modellazione, e mitigazione degli impatti ambientali dei sistemi agricoli.


Review

Spesso le scienze della Terra non sono una delle materie più popolari del programma scolastico, e l’argomento della scienza del terreno, in particolare, può essere considerato abbastanza noioso. Le attività proposte in questo articolo possono cambiare questa percezione.

L’articolo, il quale è chiaro e accessibile per chi non è madre lingua inglese, presenta le caratteristiche del terreno in maniera stimolante attraverso semplici e concrete esperienze, facili da eseguire in classe senza speciali attrezzature. Gli insegnanti possono anche ampliare le loro conoscenze sull’argomento attraverso le risorse online suggerite.

Data l’importanza a livello globale della stabilità del suolo e dell’erosione del terreno, l’articolo è rilevante per qualunque paese europeo. L’articolo può essere usato come punto di partenza per una discussione sull’utilizzo del terreno a livello globale e sull’erosione del terreno in relazione alla produzione di cibo e alla crescita della popolazione mondiale.

L’articolo può essere utilizzato anche come un esercizio di comprensione. Ecco delle possibili domande:

  • Quale dei seguenti componenti NON fa parte della materia organica nel terreno?
  1. Batteri
  2. Humus
  3. Limo
  4. Fertilizzante
  • Le seguenti affermazioni sono vere o false?
  1. L’acqua è drenata facilmente nel terreno sabbioso.
  2. Il terreno limoso non è fertile.
  3. Il terreno argilloso è difficile da lavorare.
  4. Il terriccio è ricco in argilla.
  5. Il terreno argilloso si riscalda facilmente.
  6. I giardinieri preferiscono il terreno limoso.
  • Qual’è l’ordine corretto di sedimentazione di questi componenti del terreno (da quello che sedimenta più velocemente a quello che sedimenta più lentamente)?
  1. Argilla, limo, sabbia
  2. Sabbia, limo, argilla
  3. Limo, argilla, sabbia
  4. Limo, sabbia, argilla

Giulia Realdon, insegnante di scienze naturali, Italia




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