La mineralizzazione della sostanza organica

ALLEGATO 6
LA MINERALIZZAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA
Per provare a quantificare la sorgente di nutrienti costituita dalla mineralizzazione della
sostanza organica dei terreni, in mancanza di dati sperimentali, si sono tentate due metodologie
di stima diverse. Il primo metodo è comunemente utilizzato in agronomia e prevede l’uso del
coefficiente di mineralizzazione della sostanza organica, che in ambiente mediterraneo è
abbastanza costante ed oscilla fra l’1.5 e 2.0%. Il secondo metodo, meno codificato, parte
dall’ipotesi, sperimentalmente confermata in contesti analoghi (suoli torbosi), che il fenomeno
sia la risultante di due processi: uno di tipo fisico, legato alla compattazione delle torbe
disidratate, l’altro, di tipo bio-chimico, attribuibile alla mineralizzazione della sostanza organica.
In entrambi i casi, la stima è stata spazializzata, disponendo, da un lato del già citato
database georiferito dei suoli del comprensorio (si veda 2.5), dall’altro di un immagine raster
della subsidenza (calcolata come differenza delle quote registrate nel 1935 e nel 2006) fornita
dall’Autorità di Bacino del Fiume Serchio. Il calcolo è stato effettuato facendo riferimento alla
sola superficie comune ai due strati informativi (1639 ha circa).
Per la stima della mineralizzazione della sostanza organica si è proceduto secondo la
seguente equazione:
Cmin = Vt·BD·SO·Kmin·C/SO
dove:
Cmin = quantità di carbonio organico che viene mineralizzata in un anno in kg/ha anno
Vt = volume di un ha di terreno profondo 0.4 m (spessore corrispondente alla profondità dello
strato lavorato) in m3
BD = densità apparente del terreno in t/m3
SO = contenuto in sostanza organica del suolo in %
Kmin = coefficiente di mineralizzazione in %
C/SO = contenuto di carbonio nella sostanza organica, costante e pari a 0.58 %
Il coefficiente di mineralizzazione è stato fissato a 1.8, facendo riferimento a precedenti
osservazioni sperimentali condotte presso il Centro Interdipartimentale di Ricerche AgroAmbientali E. Avanzi (Bonari et al., 1997), il contenuto di sostanza organica è stato ricavato dal
database dei suoli e la densità apparente è stata calcolata come descritto in Allegato 4.
Per ottenere dal carbonio organico mineralizzato (Cmin) una stima del fosforo o
dell’azoto mineralizzato è necessario conoscere il rapporto che nella sostanza organica del suolo
lega questi elementi. Purtroppo, mentre il rapporto C/N nei diversi ambienti climatici, è
praticamente costante e si aggira intorno a 10 (± 2), il rapporto C/P appare più variabile,
aumentando proporzionalmente al contenuto di materia organica. Inoltre anche il rapporto P/Porg
risulta modulato dal contenuto di sostanza organica.
Nel caso in esame, facendo riferimento alle analisi eseguite sui suoli campionati, si sono
fissati tre valori soglia del rapporto C/P e del rapporto P/Porg, in funzione del contenuto di
sostanza organica: 80, 250 e 300 rispettivamente per i suoli con SO < 5%, compresa tra 5 e 10%
e > 10%.
Eseguendo il calcolo su tutti i punti di suolo a disposizione e spazializzando il dato,
facendo ricorso a metodi geostatistici (kriging ordinario) (Figura 1), si ottiene una media annua
di 27 kg P/ha mineralizzato.
Per la stima a partire dalla subsidenza, il calcolo è stato effettuato secondo la seguente
equazione:
Cmin= Sa·BDt·Im·C/SO
dove:
Sa = tasso osservato di subsidenza annua in m/anno
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BDt = densità apparente della torba in t/m3
Im = incidenza della mineralizzazione sul compattamento in %
Fig. 1 – Spazializzazione del fosforo mineralizzato stimato a partire dal contenuto di sostanza organica
dei terreni
In questo caso le incertezze del calcolo sono maggiori ed essenzialmente a carico del
parametro Im che dovrebbe valutare l’incidenza che il fenomeno della mineralizzazione ha sul
totale della subsidenza osservata. Non avendo a disposizione alcuna osservazione sperimentale
nell’area in oggetto, si è fatto ricorso a dati di letteratura ricavati in ambienti analoghi (Grønlund
et al., 2008; Gambolati et al., 2006), fissando questo parametro nel range 30-40%.
Un’ulteriore incertezza sorge dal fatto che, come è noto, il processo di compattazione è
più importante nelle fasi immediatamente successive alla bonifica per drenaggio, mentre il
fenomeno di mineralizzazione acquista importanza negli anni a seguire; inoltre lo stesso tasso di
subsidenza complessiva è variabile, essendo destinato a diminuire nel corso del tempo. Per una
stima più precisa quindi, sarebbe necessario avere a disposizione dati intermedi relativi
all’evoluzione temporale del fenomeno. La densità apparente della torba è stata fissata a 0.2,
valore medio riportato in letteratura.
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La stima ottenuta con il secondo metodo varia da 26 a 34 kg/ha di fosforo mineralizzato
annualmente (al variare della percentuale di incidenza della mineralizzazione sul fenomeno
complessivo), di conseguenza è assai simile al valore ottenuto con il primo procedimento,
consentendo di ipotizzare che l’incidenza della mineralizzazione sul fenomeno del
compattamento debba essere vicina, almeno mediamente, all’intervallo individuato. A riprova
della coerenza delle stime, la correlazione spaziale tra il carbonio organico mineralizzato
calcolato con i due metodi è risultata significativa, con un valore di R2 pari a 0.7 (Fig..2).
a
b
Fig. 2 – Stima del carbonio mineralizzato a partire dal tasso di subsidenza (a) e dalla mineralizzazione
della sostanza organica dei terreni (b)
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