96971 - CHIMICA E BIOCHIMICA DEL SISTEMA SUOLO-PIANTA

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 correlate ai meccanismi della nutrizione. Conosce la struttura e le proprietà chimico fisiche della fase solida del suolo, i processi che ne regolano gli scambi con la fase liquida, i meccanismi di regolazione del suo grado di reazione, apprende i principi biochimici che regolano l’assorbimento radicale degli elementi nutritivi e le strutture molecolari che lo realizzano. Conosce i principali metodi di valutazione della fertilità del suolo ed i principali strumenti tecnologici che la migliorano e la conservano. Conseguentemente lo studente è in grado di gestire i meccanismi che regolano il flusso degli elementi, nutritivi e non, nel sistema suolo pianta, ed è quindi in grado di predisporre piani finalizzati al mantenimento e la conservazione della fertilità e funzionalità del suolo anche in relazione all’ambiente ed al paesaggio.

Contenuti

MODULO 1. CHIMICA DEL SUOLO (30 ore – Prof. Claudio Marzadori)

1.1 I costituenti del suolo (8 ore)

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.

1.2 Proprietà chimico fisiche del suolo (12 ore)

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.

La rizosfera: Le rizodeposizioni e la formazione della rizosfera. Proprietà chimiche della rizosfera. Rizosfera e disponibilità degli elementi nutritivi

1.3 Suoli anomali (10 ore)

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

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

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

MODULO 2. FERTILITÁ DEL SUOLO (30 ore – Dott.ssa Martina Mazzon)

2.1 Il ciclo del carbonio (6 ore)

Ciclo a lungo e breve termine: ciclo geologico del C, ciclo biologico del C, produzione primaria netta, la sostanza organica nel suolo.

La componente microbica e le attività enzimatiche: la componente organica e la biomassa vivente, catalisi enzimatica, classi di enzimi nel suolo. Enzimi coinvolti nel ciclo del C (idrolitici e ossidativi).

2.2 Gli elementi della nutrizione vegetale e la loro mobilità nel suolo (12 ore)

I nutrienti nel suolo: disponibilità e dinamiche nel sistema suolo-pianta (intercettazione, flusso e perdita).

Il ciclo dell’azoto: fissazione (biologica e chimica), mineralizzazione ed immobilizzazione, volatilizzazione (N ammoniacale), nitrificazione e denitrificazione, lisciviazione, inibitori della nitrificazione. Gli enzimi coinvolti nel ciclo dell’N.

Il ciclo del fosforo: forme organiche e inorganiche presenti nel suolo, ruolo nelle piante e assorbimento, fosforo e pH, soglie di sufficienza nel suolo. Gli enzimi coinvolti nel ciclo del P.

La concimazione minerale e organica.

2.3 I micronutrienti nel suolo (6 ore)

Ferro: ciclo biogeochimico e assorbimento

Manganese: ciclo biogeochimico e assorbimento

Zinco: ciclo biogeochimico e assorbimento

Rame: ciclo biogeochimico e assorbimento

2.4 Analisi del suolo e interpretazione (6 ore)

Procedure analitiche per la determinazione di: pH, calcare totale, P assimilabile, biomassa e attività microbica.

Interpretazione delle analisi del suolo.

Approccio semplificato all’analisi statistica dei dati.

Testi/Bibliografia

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

Si consiglia lo studio del testo:

AA.VV. Paolo Sequi Coord., Patron Editore Bologna "Fondamenti di Chimica del Suolo"

Metodi didattici

I moduli si suddivideranno 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, biochimica e microbica che stanno alla base del funzionamento del sistema suolo. 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 avverrà attraverso un colloquio finale, condotto congiuntamente alla verifica dell'altro modulo che completa il CI. Il colloquio verterà sugli argomenti svolti nelle lezioni dei due insegnamenti, saranno poste 2 domande di base, una per ogni area tematica (chimica del suolo, biochimica e fertilità del suolo, pedologia). La verifica dovrà essere superata in modo globale ed è necessario che il candidato raggiunga la votazione di 18 trentesimi in ognuna delle aree disciplinari caratterizzanti questo corso integrato. La commissione valuterà i punteggi raggiunti in ciascuna delle tre aree disciplinari e facendo una media pesata dei punteggi giungerà a formulare la valutazione complessiva.

Strumenti a supporto della didattica

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

Le esercitazioni di laboratorio avranno luogo nei laboratori didattici della sede didattica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Marzadori

Consulta il sito web di Martina Mazzon