A little about soils and their classification - This is the first of a sequence of slides that cover the soil description and their hydrology

1. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Suoli
Riccardo Rigon
JayStrattonNoller,NekiaatSpringbrook,2009

2. “Il mezzo è il messaggio”
Marshall McLuham

3. R. Rigon
Obbiettivi:
!3
•Definire cosa sono i suoli
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
•Parlare di tessitura e struttura dei suoli

4. R. Rigon
Che cosa sono i suoli ?
Con suolo, si intende la porzione superficiale del terreno composto da
materiale inorganico ed organico in proporzione diverse da luogo a luogo,
caratterizzato da una propria composizione chimico-mineralogica, da una
sua propria atmosfera, da una particolare idrologia e da una determinata
flora e fauna.
!
Questa accezione è diversa da quella del linguaggio comune di superficie del
terreno sulla quale si cammina'.
!4
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

5. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
5
http://www.directseed.org/soil_quality.htm
• è un corpo naturale vivente, risultato di
lunghi processi evolutivi, determinati
dall’insieme dei fattori ambientali (clima,
materiale parentale, morfologia, vegetazione,
organismi viventi)
• è un elemento fondamentale degli ecosistemi
terrestri
• il suolo è in equilibrio dinamico: interagisce
• è una risorsa naturale non rinnovabile
Il suolo

6. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
6
Microflora e fauna
del suolo
Cunningham/Saigo,EnvironmentalScience,1999

7. R. Rigon
ATMOSPHERE
S
I
T
O
N
E
C
O
S
Y
S
T
E
M
S
O
I
L
WEATHERING
MANTLE
REGOLITH
ABOVEGROUND
STAGE
BELOWGROUND
STAGE
Una visione di insieme
!7
AfterTargulian,2003
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

8. R. Rigon
Pedogenesi
solar-
Il processo che dalla roccia madre forma i suoli si chiama pedogenesi. Questo
processo è un insieme di azioni fisiche chimiche e biologiche che concorrono a
strutturare i suoli in orizzonti
!8
AfterTargulian,2003
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

9. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
9
Pedogenesi
Substrato/Regolite/Suolo
Substrato := Roccia
Regolite :=
materiale
parentale
http://gis.ess.washington.edu/grg/courses05_06/ess230/lectures/257,1,Soils

10. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
10
Definizioni
materiale parentale: (o regolite) si intende il materiale non consolidato
(incoerente, debolmente coerente, o pseudocoerente) da cui il suolo deriva
!
substrato si intende la formazione rocciosa, consolidata, che ha dato
origine al suolo, o che è intervenuta nella formazione del suolo
indirettamente, o che non è intervenuta affatto, nel caso per es. di un
substrato calcareo coperto da una sottile copertura di materiali alloctoni
(glaciali…), da cui il suolo deriva
!
suolo: parte superiore della superficie terrestre che mostra segni di
alterazione ed è influenzata all’influenza dagli organismi viventi

11. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
11
Definizioni
profilo: sezione verticale del suolo che mette in luce la eventuale
sequenza degli orizzonti
!
orizzonti: rappresentano degli strati di spessore variabile,
all’interno del profilo, di solito con andamento circa parallelo
alla superficie del suolo, che presentano caratteristiche
omogenee per quanto riguarda colore, tessitura, struttura, pH,
carbonati, ecc.

12. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
12
suolo sottile su materiale
parentale costituito da materiali
glacialisuolo molto sottile su roccia
basaltica (= substrato)
Pedogenesi
Substrato/Regolite/Suolo

13. R. Rigon
!13
Orizzonti
orizzonte vegetato
substrato roccioso
roccia non consolidata
suolo
vero e
proprio
orizzonte vegetato
substrato roccioso
suolo
vero e
proprio
orizzonte A
orizzonte B
orizzonte C
orizzonte A
orizzonte B
orizzonte C
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

14. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
14
I materiali parentali
Classificazione dei minerali
che compongono le rocce
tratto da: prof. Dazzi, Università di Palermo
I PIU’ IMPORTANTI:
- silicati e alluminosilicati
- carbonati

15. R. Rigon
Tempi della pedogenesi
Steady-state model of
soil development
(Dokuchaev, Jenny,
Rode, Yaalon)
Steady-state
Soil
features
Fast
processes
Slow
processes
time, years101 102 103 104 105
Soil A
Soil B
Soil C
Progressive pedogenesis Regressive pedogenesis
T0
T1
T2 Tn
Evolutionary model of pedogenesis
(Johnson, Keller, & Rockwell, 1984)
Soil
features
La formazione dei suoli impiega generalmente
molto tempo.
!15
AfterTargulian,2003
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

16. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
16
Pedogenesi
Esempio di evoluzione di un suolo
Col passare del tempo il profilo diventa più profondo, e più
differenziato (= orizzonti più distinti)

17. R. Rigon
Dal punto di vista dell’idrologo potremmo estendere il concetto ad includere
tutto ciò che proviene dall’alterazione/demolizione del substrato roccioso
(regolite) ma anche il prodotto di ripetute fasi di erosione/accumulo/
alterazione, ecc, anche senza la presenza di orizzonti ben definiti.
!17
PassoSella,
RifugioValentini
FotoOnorevoli,2009
Che cosa sono i suoli ?
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

18. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
18
Il colore del suolo
Il colore del suolo riflette alcune caratteristiche importanti
!
• indicazioni che si ottengono dal colore:
- colori scuri: molta sostanza organica
- colori chiari: poca sostanza organica
- colori bruni: presenza di complessi argilla-humus (originati dai lombrichi)
- colori arrossati: presenza di ossidi di ferro in forma anidra (climi caldi)
- colori giallastri: presenza di ossidi di ferro in forma idrata (climi umidi)
- colori verdi o blu: condizioni di idromorfia permanente (niente O2)
- colori screziati: condizioni di idromorfia temporanea (oscillazioni della
falda)

19. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
19
Il colore del suolo
NB: certe rocce molto colorate (es. Arenarie della Val Gardena, o la Scaglia
Rossa, entrambe rosse), “passano” la loro colorazione al suolo; la
colorazione che è quindi “ereditata”, e non è dovuta a processi di
alterazione

20. R. Rigon
Folic horizon (from Latin folium, leaf)
consists of well-aerated organic material
Defined SOM % content, and thickness !20
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

21. R. Rigon
Defined colour and thickness
Albic horizon (from Latin albus, white)
is a light-coloured subsurface horizon
!21
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

22. R. Rigon
Defined pH, color or chemical
Spodic horizon (from Greek spodos, wood ash)
is a subsurface horizon that contains illuvial amorphous substances composed
of organic matter and Al, or of illuvial Fe.
!22
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

23. R. Rigon
Reducing conditions (defined by low rH or presence of Fe++,
iron sulphide or methane), that appear in staging colour patterns
Abrupt textural change
!23
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

24. R. Rigon
Folic horizon
Albic Horizon
Spodic horizon
Reducing conditions
Staging colour patterns
Abrupt textural change
Step 1
Diagnostics
!24
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

25. R. Rigon
5. Soils set with Fe/Al chemistry
Allophanes or Al-humus complexes: ANDOSOLS
Cheluviation and chilluviation: PODZOLS
Accumulation of Fe under hydromorphic conditions: PLINTHOSOLS
Low-activity clay, strongly structured: NITISOLS
Dominance of kaolinite and sesquioxides: FERRALSOLS
!25
AfterErikaMicheli,2004
La classificazione dei suoli
Classificazione dei suoli

26. R. Rigon
0 100
%
D
E
P
T
H
volume
50
SOLID PHASE:
MINERAL AND ORGANO-
MINERAL
PARTICLES
HUMUS
INTERACTIVE COMPONENTS OF MULTIPHASE
BIO-ABIOTIC SOIL SYSTEM
LIVING
BIOTA
1!
2 !
0
POROSITY
GASES
SOLUTIONS
!26
AfterTargulian,2003
In 3D
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

27. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
27
suolo
Suoliepaesaggio
come risultato dell’azione dei diversi fattori della pedogenesi che
sono in gioco, le differenti porzioni del paesaggio hanno suoli
diversi, caratterizzati da profili diversi
paesaggio

28. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
28
Carta dei suoli

29. R. Rigon
!29
AfterErikaMicheli,2004
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

30. R. Rigon
Suoli + Acqua
!30
AfterWarric,2003
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

31. R. Rigon
!31!31
Four phases
Notazione

32. R. Rigon
Tessitura dei suoli
!32
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

33. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
33
Sabbia:
2- 0,050
mm
Limo:
0,050- 0,002 mm
Argilla:
<0,002 mm
Tessitura
Rapporti dimensionali
sabbia-limo-argilla

34. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
34
Tessitura
Sabbia
• 2 mm - 0.05 mm (50 – 2000 μm)
!
• visibile senza microscopio
!
• forma arrotondata o angolare
• i granelli di quarzo sono bianchi, gli
altri minerali hanno colorazioni
diverse
• i colori scuri, gialli e rossi possono
essere però causati da patine di Fe,
Al e Mn che ricoprono i granuli

35. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
35
!
limo: 0.050 - 0.002 mm (2-50 μm)
!
!
!
!
!
!
immagine al microscopio
(non è visibile ad occhio nudo)
tratto da: prof. Vittori, Università di Bologna
Tessitura
Limo

36. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
36
!
• argilla: <0.002 mm (<2μm)
!
• ampia area superficiale
!
• dotate di cariche negative
Tessitura
Argille

37. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
Giacomo Sartori
37
!
• in quanto colloidi, possono trovarsi nel
suolo allo stato disperso o flocculate (Ca2+ ha
un’azione flocculante, Na+ deflocculante):
ruolo molto importante nell’aggregazione del
suolo
!
• alcune argille hanno la capacità di
assorbire acqua tra i foglietti, il che
determina un grande cambiamento di
volume nei cicli di inumidimento ed
essicamento: argille espandibili (es.
montmorillonite, tipiche dei Vertisols)
Tessitura
Argille

38. R. Rigon
Tessitura dei suoli
!38
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

39. R. Rigon
Tessitura dei suoli
!39
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

40. R. Rigon
Individual clay platelet
interaction (rare)
Individual silt or sand
particle interaction
Clay platelet face-face
group interaction
Clothed silt or sand
particle interaction
Partly discernible
particle interaction
Intra-elemental pores
!40
Struttura dei suoli
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

41. R. Rigon
Regular
aggregations
Connectors
Connectors
Irregular
aggregations
Interweaving
bunches
Granular
matrix
Clay
matrix
Intra-assemblage
pores
Inter-assemblage pores
!41
Struttura dei suoli
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

42. R. Rigon
Volume rappresentativo elementare
!42
Poriestrutturaetessituradeisuoli
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

43. R. Rigon
!43
Vista la variabilità dei suoli alla scala
dei pori
La rappresentazione matematica del moto
tenderà ad essere una descrizione statistica
che assumerà una scala minima di
aggregazione del mezzo poroso, detta scala
di Darcy