La sostanza organica, c'è la vita dentro!

di Lamberto Tosi

Nonostante che la moderna tecnica agronomica consenta di far vivere le piante separate dalla terra (si vedano le coltivazioni idroponiche, aeroponiche o su substrati di vario tipo), il terreno rimane per le piante arboree l'unico substrato economicamente proponibile. Esso è composto in massima parte di frazioni inerti minerali, classicamente suddivise in scheletro, sabbia, limo e argilla (distinte per dimensione) e di una frazione organica, chiamata Sostanza Organica (SO), presente sempre più spesso in percentuali ridotte tra 1,5 e lo 0,5%. Essa è alla base di molte trasformazioni e proprietà del terreno sia dal punto di vista microbiologico che fisico chimico e da qui ne deriva la sua particolare importanza per il mantenimento della fertilità del terreno. Tale fertilità è definibile come la capacità che ha un particolare terreno di consentire la crescita e la produzione dei vegetali. Tale fertilità non è soltanto di tipo chimico come avviene nelle coltivazioni fuori terra, sopra descritte, ma anche di tipo microbiologico e fisico come di seguito andremo a esplicitare. La vite in particolare, sia per il tipo di coltivazione a cui è soggetta sia perché in genere non è sottoposta nei nostri climi ad irrigazione, risponde in maniera diversificata a tenori differenti di sostanza organica.

Ma per capire l'azione della sostanza organica bisogna comprendere almeno in parte le varie funzioni che svolgono le radici nel suolo e i meccanismi a cui sono soggette. La costituzione del terreno agrario comprende sempre queste tre fasi:

  1. una solida, costituita dai componenti prima elencati tra cui compare anche la sostanza organica;
  2. una parte liquida: principalmente acqua;
  3. una parte gassosa costituita da una miscela simile all'aria che respiriamo, presente solo negli strati più superficiali.

Le radici infatti hanno bisogno di respirare come ogni altra parte della pianta e quindi effettuano scambi gassosi con l'aria circolante.

È indubbio che la buona funzionalità della pianta dipende dalla buona funzionalità delle radici, un po' come negli esseri umani la nostra salute dipende dall'apparato digerente. Le radici infatti sono il veicolo principale di assorbimento degli elementi minerali e dell'acqua, oltre ad assorbire in minima parte anche frazioni organiche.

Le foglie d'altronde sono destinate funzionalmente allo scambio gassoso e alla fotosintesi e solo con efficienza molto minore posso assorbire elementi e protidi.


La chimica del suolo classicamente suddivide gli elementi assorbiti in macro elementi e micro elementi, anche se si tende ad introdurre una frazione intermedia di meso elementi. Questa distinzione si fa sulla quantità di elementi assorbiti dalla pianta per il suo sviluppo e la sua fruttificazione, escludendo l'ossigeno e l'idrogeno. I macro elementi sono Azoto (N), Fosforo (P), Potassio (K); i meso sono Calcio (Ca), Magnesio (Mg), i micro tutti gli altri (Ferro, Zinco, Manganese, Boro, Selenio, ecc.). I tre elementi principali (N, P, K) sono quelli che funzionalmente partecipano al maggior numero di processi biologici e costituiscono gli elementi più significativi nella pratica di fertilizzazione. Un loro eccesso o difetto si manifesta rapidamente con disfunzioni vegeto produttive della pianta e con una riduzione generale del livello qualitativo delle produzioni. I meso e micro elementi poi, presenti a livello quantitativo molto basso nella pianta, sovrintendono spesso a processi metabolici molto importanti quali per esempio la fotosintesi, il trasporto degli zuccheri, la costituzione delle membrane cellulari, il funzionamento delle pompe ioniche, ecc.

Tutti questi elementi hanno origine nel terreno, o nei concimi ed ammendanti apportati dall'uomo, ma raggiungono l'interno della pianta attraverso le due principali vie prima descritte, le radici o le foglie. Tralasciando in questo articolo la via fogliare, il raggiungimento delle radici da parte degli elementi citati ed il loro ingresso attraverso la parete delle radici avviene sempre in un film liquido e quasi sempre con consumo di energia, dato che in genere la concentrazione dei sali è maggiore fuori della pianta che al suo interno e questo comporta un gradiente negativo di pressione osmotica. Un altro fattore da prendere in considerazione, oltre alla presenza di acqua nel terreno, è il fattore tempo. La capacità di assorbimento delle radici degli elementi della fertilità è massima in primavera ed in autunno, mentre si riduce molto in estate e si annulla completamente in inverno.

In primavera poi la crescita delle radici è particolarmente sviluppata e si manifesta dal raggiungimento dei 10°C nel terreno. Questo condiziona l'assorbimento degli elementi e la loro disponibilità per la pianta, dato che lo sviluppo dell'apparato radicale e il suo invecchiamento durante l'annata modificano anche la capacità di assorbimento degli elementi e il punto di localizzazione degli apici radicali a causa del loro sviluppo in senso spaziale.

Questo meccanismo dell'assorbimento radicale, di cui abbiamo dato solo una parziale e sommaria descrizione, porta con se alcune criticità che vogliamo rimarcare per porre in evidenza l'importanza della SO nell'ambito della funzione stessa.

I concimi chimici hanno una solubilità che è in molti casi troppo rapida per le esigenze del ciclo di vita della pianta, in altri casi è invece troppo localizzata di modo che non si ha concime sufficiente nella zona di assorbimento delle radici. In questi fenomeni interviene in maniera positiva la SO in maniera specifica. Nel primo caso, che riguarda segnatamente l'azoto, interviene con la propria matrice microbica, organicando in parte l'azoto distribuito e rendendolo successivamente disponibile con i processi di mineralizzazione della SO stessa. Nel secondo caso, microelementi e fosforo, consentendo una chelazione dei microelementi stessi o favorendo l'instaurarsi di micorrizze capaci di favorire, attraverso i filamenti fungini, lo spostamento del fosforo a strati più profondi del terreno. Molte ancora, e le vedremo, sono le funzioni della SO nei suoli, ma prima di proseguire vorremmo dare spazio ad una domanda che certo il lettore si sarà posto: ma da cosa è composta questa Sostanza Organica?

Quando si parla di SO nel terreno non si può prescindere da considerare che tale sostanza, derivante dai residui vegetali e organici, tende inevitabilmente e quasi indipendentemente dalla matrice di origine, a trasformarsi in umus. Esso è infatti definito come: quella parte della sostanza organica del terreno cha ha subito un processo di trasformazione in misura tale da non consentire la diretta individuazione del materiale di origine (Cultreara R. 1968). Esso poi è classicamente diviso in base alla reazione con alcali in umina e umus solubile, a sua volta suddiviso in acido umico e acido fulvico.

La differenza tra queste componenti è legata alla reazione in presenza di alcali: nel primo caso (umina) la sostanza è insolubile, nel secondo reagisce come un normale acido organico. In realtà questa sostanza, oltre a carbonio, ossigeno e idrogeno, contiene una certa quantità di azoto, che negli acidi umici propriamente detti può raggiungere il 50% ma che nella materia organica presente nel terreno difficilmente supera il 5%, mentre il carbonio è presente intorno al 50%.

Nei terreni a carattere acido gli acidi fulvici sono più abbondanti degli acidi umici. Essi, nella loro forma libera, sono coinvolti nel trasporto e nella mobilità dei cationi nel terreno.
L'acido umico invece ha peso molecolare più elevato e deriva dalla reazione tra lignina, cellulosa e proteine, si tratta di composti a forma sferica.

In realtà questa differenziazione è da rivedere, dato che si considerano ormai gli acidi fulvici come stadi iniziali di ossidazione degli acidi umici propriamente detti. D'altro canto tutto l'umus presente nel terreno è il risultato di tutta una serie dei complessi fenomeni biochimici a componente predominate ossidativa, che coinvolgono tutti i residui organici presenti; è fuor di dubbio però che in assenza di lignina e cellulosa non si ha la formazione di umus. Questo per sgombrare il campo da diversi equivoci : un liquame sarà forse un fertilizzante ma non produrrà mai umus stabile; in altri casi l'eccessiva presenza di carbonio in ammendanti venduti per il loro alto titolo di carbonio organico (c'è chi addirittura vende la lignite come ammendante!!) rischiano di impoverire il terreno di azoto, dato che per la sua mineralizzazione assorbirà tutto quello disponibile nel terreno.

Da quello che abbiamo appena illustrato pare chiaro che una sostanza organica potrà o no dare origine ad umus stabile in funzione delle molecole che la compongono, in particolare occorrerà la presenza di lignina, cellulosa, proteine ed azoto per avere una buona trasformazione di detta sostanza organica in umus. Non a caso il letame propriamente detto, ovvero il composto di deiezioni animali e paglia, è una ottima fonte di umus. Esistono in questo senso delle tabelle che consentono di calcolare quanto umus produrrà una certa matrice organica: a titolo di esempio ne riportiamo una da Panero .

Come si può notare dalla tabella, diverse matrici hanno capacità diverse di trasformarsi in umus. Ciò si calcola col coefficiente isoumico, ma ancora di più dal rapporto C/N che ci da un'idea del consumo di N del terreno nevessario ad ottenere questa trasformazione e dunque della lunghezza di tale processo in penuria di composti azotati.

Più volte abbiamo accennato alla presenza di una frazione vivente che prolifera a spese della sostanza organica e che di lei è anche intima trasformatrice. Questa matrice organica è composta da numerosissimi organismi responsabili a vario titolo del processo stesso di trasformazione: essi vanno dai batteri, ai funghi, ai protozoi ed dagli anellini e artropodi ai molluschi. I più grandi, responsabili dello sminuzzamento dei residui e del loro intimo rimescolamento col terreno, gli altri a vario titolo demolitori e trasformatori della matrice organica in composti sempre più semplici che alla fine si stabilizzano nei composti umici sopra descritti. Ma tali organismi sono anche alla base del rilascio costante dell'azoto, contenuto nel loro corpo, che l'umus assorbe durante la fase di mineralizzazione; essi infatti, dopo aver utilizzato l'azoto per la propria moltiplicazione e trasformato il carbonio per trarne energia, restituiscono alla loro morte questi composti all'ambiente, consentendo alle piante di svilupparsi e crescere recuperando anidride carbonica dall'aria e chiudendo il ciclo della piccola circolazione dell'azoto. Essi infatti sono in quantità notevolissima: studi del 1920 già calcolavano 115 kg di organismi viventi per ettaro di terreno agrario!

È questa vita che si sviluppa in ambiente ricco di umus che consente un equilibrio delle componenti del terreno e mantiene vitale il suolo. In questo meccanismo infatti un apporto massiccio di azoto dall'esterno, in caso per esempio di laute concimazioni azotate, deprime o uccide i batteri demolitori della sostanza organica, e produttori di umus, e favorisce i fattori di mineralizzazione dell'umus portando al termine di tal processo ad una riduzione netta della SO originaria. Se poi, come accade spesso, i residui colturali prodotti con questo surplus di azoto non vengono reintegrati al terreno si ha un vero e proprio depauperamento organico con tutte le conseguenze desumibili dalle funzioni stesse dell'umus:

  • riduzione della capacità di campo del terreno (trattenuta dell'acqua)
  • riduzione della capacità di strutturarsi del terreno (scarse capacità colloidali)
  • riduzione della chelazione dei microelementi con possibili comparse di carenze
  • diminuzione notevole dei fenomeni di simbiosi (micorrizze)
  • riduzione dei fenomeni di fissazione dell'azoto atmosferico da parte delle leguminose
  • diminuzione degli scambi gassosi per diminuzione della porosità del terreno con più probabile asfissia radicale in caso di forti piogge.
  • possibili fenomeni erosivi in presenza di pendenze anche modeste
  • minore capacità di detossificazione naturale del terreno nel caso di uso di pesticidi o diserbanti (molti di questi vengono denaturati dai microrganismi presenti nel suolo o trattenuti dall'umus stesso)

È evidente quindi che la riduzione di umus nel terreno sottrae non solo elementi della fertilità alla pianta, ma più in generale spazio per la vita nel e del suolo, e la capacità di essere organo stabile e patrimonio tramandabile alle generazioni future. Pare palese infatti che una continua depauperazione dei nostri suoli porterà inevitabilmente ad una loro riduzione del contenuto di umus stabile, tanto necessario alla funzione primaria dei suoli agrari, che è quella di ospitare e far produrre i vegetali che l'uomo vi impianta. Tale funzione così legata alla Sostanza Organica è a rischio proprio per la riduzione continua del tenore di umus nel terreno. Tra le cause maggiori di tale perdita vi sono:

  • Le eccessive concimazioni minerali
  • Le intense lavorazioni del terreno
  • La completa asportazione della coltura dal terreno compresi i residui colturali
  • L'uso di diserbanti e pesticidi che uccidono in pare la fauna e microflora presente nel terreno impedendo il naturale processo di umificazione
  • L'abbandono delle rotazioni colturali con conseguente perdita della funzione produttrice di umus delle leguminose.

Il fenomeno non è percepibile nell'arco di pochi anni ma lo è inesorabilmente nel giro della vita di un uomo come possiamo vedere dal grafico riportato.


Non è quindi più superfluo o aleatorio fare un bilancio delle asportazione e degli apporti della SO nel nostro terreno agrario, per garantirci quella vita e quella fertilità che è patrimonio dei nostri campi da tramandare alle generazioni future.

18 aprile 2007