08147 - CHIMICA AGRARIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento lo studente acquisisce le conoscenze di base della chimica e della biochimica del sistema suolo-pianta, ed è in grado di comprendere a livello molecolare i meccanismi che regolano l'attività delle superfici del suolo, la funzionalità degli agroecosistemi, i processi che sostengono le conversioni energetiche nei sistemi biologici in una più completa visione della complessa organizzazione e funzionalità della pianta.

Contenuti

A) Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della matematica, della fisica, della chimica e della biologia vegetale. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti di base erogati durante il primo anno di corso. Si consiglia il superamento delle suddette attività formative prima di affrontare l'esame di chimica agraria.

B) Unità didattiche

L'insegnamento si articola in tre unità didattiche

Unità 1 – Biochimica Vegetale (Totale unità didattica 18 ore)

1 . Costituenti degli esseri viventi

Struttura classificazione e funzioni - carboidrati, lipidi, amminoacidi e proteine.

Gli enzimi – struttura, proprietà e classificazione. Cinetica delle reazioni enzimatiche. Inibizione enzimatica. Cofattori e coenzimi delle reazione redox.

2. Fotosintesi clorofilliana

L'argomento viene trattatoin modo da tale da rappresentare un approfondimento di tipo biochimico alle basi fornite dal corso di biologia vegetale.

Reazioni che richiedono la luce – cenni struttura clorofille e altri pigmenti, cenni struttura dei fotosistemi, schema Z, catena di trasporto degli elettroni, fotofosforilazione, trasporto ciclico degli elettroni.

Reazioni che non richiedono la luce – ciclo di Calvin, struttura e funzioni della RUBISCO, sistemi di regolazione della RUBISCO, fotorespirazione.

Fotosintesi nelle piante C4 e CAM.

3. Respirazione e metabolismo lipidico

Glicolisi. Fermentazione alcolica e lattica. Ciclo di Krebs. Sistema ossidativo citocromico e fosforilazione ossidativa. Via metabolica dei pentoso fosfati. Aspetti energetici della respirazione.

Competenze acquisite nell'unità didattica 1:

• conosce la struttura dei principali componenti della vita (biomolecole).
• conosce i principali meccanismi che stanno alla base del processo fotosintetico.
• conosce le principali vie metaboliche che caratterizzano la produzione di energia nei vegetali.

Unità 2 – Chimica del Suolo (Totale unità didattica 18 ore)

1. Costituenti del suolo

Costituenti minerali – minerali, cristalli, raggi ionici e numeri di coordinazione, silicati, struttura fillosilicati, allòfane, ossidi e idrossidi, carbonati.

Costituenti organici – classificazione e cenni sui processi di trasformazione. Sostanze non umiche: carboidrati, composti azotati, composti fosforati, composti solforati, lipidi. Sostanze umiche: estrazione, frazionamento, classificazione, composizione e proprietà chimico fisiche.

2. Proprietà chimico fisiche del suolo

Proprietà superficiali – superficie specifica particelle del suolo, origine delle cariche.

L'adsorbimento e lo scambio cationico – modelli, spessore e potenziale del doppio strato, le basi di scambio, caratteristiche dello scambio, C.S.C., affinità, serie liotropiche, equazioni di scambio, effetti di diluizione.

L'adsorbimento e lo scambio anionico – gli anioni nel suolo, adsorbimento specifico. L'adsorbimento dei fosfati, isoterme ed equazioni, meccanismi di dissoluzione-precipitazione.

La reazione del suolo – definizione di pH del suolo, la misura del pH del suolo, acidità attiva e scambiabile, classificazione suoli in base al pH, pH ed elementi nutritivi, pH e attività biologiche del suolo, principali sistemi tampone e meccanismi di regolazione del pH del suolo.

3. Biochimica del Suolo

Gli organismi del suolo – classificazione funzionale, i batteri e la catena del detrito, attività microbica e proprietà del suolo.

Gli enzimi del suolo – localizzazione enzimi, enzimi extracellulari loro classificazione, meccanismi di stabilizzazione, catalisi enzimatica eterogenea, funzioni e proprietà.

Il ciclo del C nel suolo– fonti del C, degradazione, umificazione e mineralizzazione.

Umificazione – teorie, ruolo degli enzimi, tempo di residenza medio del C, bilancio del C.

Funzioni agronomiche sostanza organica – effetto sulle proprietà fisiche del suolo, effetti nutrizionali, effetti sulle attività enzimatiche extracellulari, attività pseudo - ormonali.

4. Suoli anomali

Suoli acidi – formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

Suoli salini – formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

Suoli sodici - formazione, caratteristiche chimico/fisiche, correzione.

Competenze acquisite nell'unità didattica 2:

• conosce la struttura dei principali componenti del suolo
• conosce i principali processi chimici, fisici e biologici che stanno alla base del funzionamento del sistema suolo
• conosce le caratteristiche e le tecniche di correzione dei suoli anomali.

Unità 3 - Esercitazioni (totale unità didattica 24 ore)

Dopo discussione preliminare relativa all'importanza, nell'agricoltura moderna, di eseguire accurate analisi di caratterizzazione chimico fisica del suolo, gli studenti vengono portati nel laboratorio didattico. Le attività laboratoriali s'incentrano sulla determinazione di alcune delle principali caratteristiche fondamentali del suolo: tessitura, reazione, calcare totale, sostanza organica, capacità di scambio cationico, salinità ecc. ecc.. Le esercitazioni proseguono con la discussione dei risultati analitici ottenuti. La discussione, anche in funzione degli argomenti sviluppati durante le lezioni frontali, avrà lo scopo principale di creare un continuo collegamento tra i parametri chimico fisici misurati e il loro significato in termini di funzionalità del suolo. Le esercitazioni sono condotte in stretta collaborazione con quelle relative al modulo di Elementi di Geopedologia.

Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo di materiale distribuito dal docente e reso disponibile in rete e degli appunti di lezione.

Si consiglia la consultazione dei seguenti testi relativamente agli argomenti trattati a lezione:

Fondamenti di Biochimica Agraria - Patron EDITORE

Fondamenti di Chimica del Suolo - Patron EDITORE

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due parti:

1) Didattica frontale: attraverso la somministrazione delle unità didattiche in aula lo studente acquisisce le conoscenze necessarie alla comprensione dei processi di natura chimica e biochimica che stanno alla base del funzionamento del sistema suolo/pianta. L'acquisizione delle conoscenze e la capacità di comprensione saranno costantemente monitorate, durante lo svolgimento delle lezioni frontali, attraverso una continua interazione tra docente e studenti. L'interazione docente studenti, attività che si concretizzerà nella richiesta del docente di discutere argomenti trattati nell'insegnamento anche in funzione della loro ricaduta su problematiche di stretta attualità inerenti alla disciplina insegnata, avrà anche lo scopo di promuovere lo sviluppo di autonomia di giudizio e migliorare le abilità comunicative.

2) Esercitazioni: lo studente partecipa a esperienze di laboratorio che hanno lo scopo di fornire parametri analitici utili alla previsione dei processi chimici e biologici che caratterizzano un determinato suolo. Questa parte dell'insegnamento avrà anche l'obiettivo di verificare le capacità d'applicazione delle conoscenze acquisite alla gestione del sistema suolo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento dell'insegnamento di Chimica Agraria avviene attraverso un esame finale, orale, condotto congiuntamente alla verifica del modulo 2 (Elementi di Geopedologia) del corso integrato di Chimica Agraria con Elementi di Geopedologia. Il colloquio verterà sugli argomenti svolti nelle lezioni, saranno poste 3 domande di base, una per ogni area tematica (chimica del suolo, biochimica vegetale e geopedologia). Partendo da questa struttura si procederà agli opportuni approfondimenti relativi agli argomenti affrontati. La verifica dovrà essere superata in modo globale ed è necessario che il candidato raggiunga la votazione di almeno 18/30 in ognuna delle aree disciplinari caratterizzanti questo corso integrato. La commissione formulerà la valutazione finale facendo la media dei punteggi raggiunti in ciascuna delle tre aree disciplinari. La durata della prova orale sarà di circa 45 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale si utilizzeranno lavagna luminosa, PC, videoproiettore.

Le esercitazioni di laboratorio avranno luogo presso i laboratori della sede del corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Marzadori