Chimica in giardino

Composizione e proprietà chimiche del terreno

Il suolo è lo strato superficiale esterno del guscio terrestre. La sua composizione dipende in larga misura dal tipo di substrato roccioso sottoposto ai processi di formazione del suolo. Nel terreno si possono trovare numerosi elementi e composti chimici. Quasi la metà della composizione del suolo è costituita da sostanze minerali. Si dividono in macroelementi, cioè potassio, sodio, calcio, alluminio, silicio, carbonio, ferro, fosforo, azoto e idrogeno, e microelementi, cioè boro, manganese, molibdeno e zinco. Tipicamente, i microelementi sono presenti nel terreno come minerali. Il suolo comprende anche i gas, soprattutto quelli presenti nell’aria. Questi includono anidride carbonica, metano, idrogeno solforato e ammoniaca . Tra tutti gli elementi presenti nella composizione del suolo, l’ossigeno ha la quota di massa maggiore, seguito dal silicio e dall’alluminio. Una delle proprietà chimiche caratteristiche del suolo è il suo pH. In pratica se ne parla facendo riferimento alla scala del pH . La maggior parte delle piante preferisce un pH neutro compreso tra 6,5 ​​e 7,5, ma alcune piante crescono favorevolmente in un intervallo più ampio (da 5,5 a 8). Quando il terreno diventa troppo acido o troppo alcalino, alcuni componenti chimici non saranno più disponibili per le piante. Ecco perché il pH è così importante. La reazione del suolo ha un impatto diretto sulla sua fertilità e quindi sulla produttività. Gli ioni calcio hanno una grande influenza sul pH del terreno. Provengono principalmente dal carbonato di calcio . Insieme all’acido carbonico formano un sistema tampone che impedisce rapidi cambiamenti del pH, il che è estremamente importante per le piante poiché le radici sono sensibili ai rapidi cambiamenti del pH. Questa capacità del suolo di mantenere un valore di pH costante (nonostante la presenza di fattori che ne modificano il valore) è chiamata proprietà tampone. Ciò si verifica quando il terreno contiene miscele di sistemi tampone, ad esempio un acido debole e il suo sale. Possono provocare la mancata variazione del pH nonostante l’utilizzo di opportuni concimi disacidificanti o acidificanti. Il potenziale redox è un’altra importante proprietà chimica del suolo. Questo parametro è strettamente correlato all’umidità. Più il terreno è umido, minore è il contenuto di ossigeno. I terreni contenenti grandi quantità di O ₂ sono considerati aventi buone condizioni aerobiche. Questo è importante per la crescita delle piante, perché in tale terreno i processi di ossidazione dei composti minerali e organici possono avvenire ininterrottamente. Quando il potenziale redox misurato è troppo basso, potrebbe essere un segno di eccesso di umidità nel terreno. Poi si osservano innanzitutto fenomeni di riduzione, ad esempio, dei nitrati, che portano alla perdita del prezioso azoto dal suolo.

Processi chimici in giardino

Le piante e il terreno sono i pilastri di ogni giardino. Essendo il loro elemento naturale, sono sede dei più importanti processi chimici.

• Il processo più noto nel caso delle piante è la fotosintesi . Consente la produzione dei composti strutturali vegetali e delle sostanze necessarie per il corretto funzionamento. La fotosintesi è la trasformazione dell’anidride carbonica e dell’acqua in glucosio e ossigeno. Questa reazione avviene in presenza di energia proveniente dalla luce del sole. La fotosintesi è il più importante dei processi che sostengono la vita sulla Terra.
• Il compostaggio è un metodo popolare per gestire i rifiuti verdi nei giardini. Questo riciclaggio organico consiste nella decomposizione della materia organica da parte di microrganismi. La sua fase chiave è la mineralizzazione della materia organica dai resti vegetali e animali, che porta alla formazione di composti minerali semplici. La mineralizzazione prevede due processi: putrefazione e decomposizione. Il primo si verifica in condizioni anaerobiche. I composti minerali formati tramite putrefazione includono anidride carbonica, acqua, ammoniaca e idrogeno solforato. La putrefazione avviene invece in presenza di ossigeno. Favorisce la formazione di ossidi, ioni fosfato o solfato. I composti facilmente degradabili, come gli zuccheri , l’amido o le proteine, sono particolarmente suscettibili alla mineralizzazione. Sono una preziosa fonte di carbonio elementare e azoto per i microrganismi.
• Molti dei processi chimici osservati nei giardini implicano la circolazione degli elementi . Un esempio particolare è l’azoto, che come gas costituisce circa il 78 %dell’aria e nel suolo è un nutriente chiave per la maggior parte delle piante. Gli organismi viventi assorbono l’azoto atmosferico tramite i batteri. Hanno la capacità di assorbire l’azoto molecolare e trasformarlo in ammoniaca. Questa forma può poi essere assorbita dalle piante e utilizzata per produrre molecole organiche. Quando la pianta viene mangiata da un animale, questo elemento entra nel suo corpo. L’azoto contenuto nella pianta rimane nell’animale, che poi muore, e in seguito a successive reazioni chimiche si trasforma in ammoniaca e azoto molecolare, che poi rientra nell’atmosfera.

Concimi e prodotti fitosanitari

Il clima e i processi chimici che avvengono nel giardino fanno sì che col tempo diventi più povero di sostanze nutritive. Questo processo è chiamato impoverimento del suolo. Nei giardini naturali, i nutrienti ritornano al suolo con la morte e il decadimento della pianta, ma il processo è disturbato nei terreni in cui vengono coltivate le colture e poi vengono raccolte. Meno nutrito è il terreno, più difficile sarà la sopravvivenza delle piante. I fertilizzanti vengono utilizzati per integrare le carenze di elementi nel suolo. È importante sottolineare che il metodo di fertilizzazione e la scelta del fertilizzante appropriato non sono facili e dipendono interamente dalle condizioni del terreno e dalle esigenze nutrizionali delle piante. Oggi vengono utilizzati due tipi di fertilizzanti agricoli:

• Naturali (organici) – si tratta innanzitutto di fertilizzanti di origine vegetale e animale. Quello più comunemente usato è il compost. È composto da resti di piante e cose come erba falciata o foglie. Si forma a seguito della loro decomposizione batterica aerobica. Il compost è ricco principalmente di azoto, ma anche di ossido di fosforo (V) e di potassio. La qualità del fertilizzante viene valutata in base al contenuto degli elementi sopra menzionati. Altri fertilizzanti naturali sono il letame derivato dagli escrementi degli animali da fattoria e il biohumus derivato dagli escrementi ("getti") dei lombrichi della California. Va notato che i fertilizzanti naturali non conterranno sempre tutti gli elementi chimici necessari.
• Artificiale (minerale) – questi fertilizzanti hanno un’elevata efficienza e un’azione più rapida rispetto ai fertilizzanti naturali. I fertilizzanti artificiali contengono componenti primari come azoto, fosforo e potassio, componenti secondari come calcio, magnesio, sodio e zolfo, nonché micronutrienti tra cui boro, cobalto, rame e ferro. I fertilizzanti artificiali sono classificati come semplici (con la quantità dichiarata dell’ingrediente principale – fertilizzante azoto, fosforo o potassio) e composti (contenenti almeno due nutrienti, ottenuti durante una reazione chimica). I fertilizzanti artificiali più comunemente usati includono: triplo perfosfato, callimagnesia, solfato di ammonio, solfato di magnesio e polifosfato.

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