Il rapporto C/N (carbonio/azoto)

A) Generalità
Il processo di degradazione della sostanza organica ad opera della microflora del terreno, influisce sulla disponibilità di azoto N, dato che la maggior parte di questo elemento è presente sia all’interno delle sostanze umiche che nella frazione proteica della popolazione microbiologica del suolo.
E’ necessario ricordare inoltre che il processo di degradazione della sostanza organica dovuto all’attività microbica, è influenzato dalle condizioni ambientali che possono modificarne sia il meccanismo che i diversi composti finali che si formano.
La valutazione del contenuto di sostanza organica presente nel suolo dopo il processo di degradazione, dipende anche dal rapporto esistente tra i principali elementi presenti nell’humus come carbonio C, azoto N, zolfo S e fosforo P.
Tuttavia però il rapporto tra i vari elementi che permette di seguire il processo di degradazione della sostanza organica del terreno è il rapporto carbonio/azoto (C/N).

B) Che cos’è il rapporto C/N?
Il rapporto C/N, è il rapporto percentuale tra il contenuto di C organico e il contenuto di N organico presente all’interno della sostanza organica del terreno. Il rapporto C/N in definitiva, ci permette di determinare la capacità della sostanza organica che viene interrata, di poter liberare e quindi mettere a disposizione per le piante la frazione più o meno disponibile di azoto necessaria alla loro crescita.
Questo rapporto esprime inoltre il livello che esiste tra il contenuto di glucidi o zuccheri (riferibili al carbonio C) e il livello di proteine e sostanze azotate (riferibili all’azoto N) della sostanza organica.
Questo rapporto percentuale, è influenzato da vari fattori come:

1. Temperatura.
2. Umidità.
3. Profondità d’interramento.
4. Presenza di microrganismi nel terreno.
5. Attività microbica.
6. pH del terreno.
7. Tipo di sostanza vegetale interrata.

Nei terreni dove esiste una buona condizione chimico, fisico e biologica e soprattutto laddove vi sono condizioni di un normale stato di degradazione della sostanza organica, il rapporto C/N è pari a 10:1. Questo valore è espressione di uno stato di equilibrio del suolo che occorre raggiungere e mantenere.
Andando a prendere il tipo di sostanza organica che viene interrata, il rapporto C/N è pari a:

1. Foglie e fusti freschi = 15 – 35.
2. Foglie di barbabietola = 20 – 25.
3. Letame maturo = 20 – 25.
4. Letame fresco = 25 – 35.
5. Masse radicali = 25 – 35.
6. Masse fogliari = 30 – 40.
7. Stocchi di mais = 50 – 60
8. Paglie di cereali = 80 – 100.
9. Legno = 250 – 500.

Come viene mostrato, nella sostanza organica fresca si ha un contenuto di azoto N, molto più alto del carbonio C, questo perché vi è un maggior livello di proteine e sostanze azotate rispetto agli zuccheri. Di conseguenza il rapporto C/N è basso.
Viceversa nella sostanza organica secca si ha un contenuto di carbonio C più alto rispetto all’azoto N, perché vi è un maggior contenuto di zuccheri rispetto alle proteine. Di conseguenza il rapporto C/N è alto.
Nel corso del processo di degradazione della sostanza organica, normalmente il rapporto C/N scende a favore dell’azoto, tanto che nell’humus maturo assume valori intorno 10 – 12 che come abbiamo già detto è considerato un livello d’equilibrio nel suolo.
Questo abbassamento è da ricercarsi soprattutto in un calo assoluto di carbonio C, mentre invece l’azoto N varia molto meno perché viene riutilizzato a livello biologico.

C) Effetto del rapporto C/N al terreno
La distribuzione e l’interramento attraverso le lavorazioni di residui organici secchi (es. stocchi di mais, paglie di cereali ecc.) che hanno un rapporto C/N > 50, fanno in modo che i i batteri cellulosolitici che agiscono sul carbonio C, si sviluppino maggiormente rispetto a quelli proteolitici. Tuttavia però questi microrganismi oltre a ricavare energia disponibile dalla degradazione della paglia, necessitano di azoto N per la loro crescita. Siccome però il rapporto C/N è alto e il contenuto di azoto è basso, per poter crescere e quindi sintetizzare le proteine, vanno a depauperare il contenuto di azoto N sotto forma di ammoniaca NH3, sottraendolo al terreno fino al raggiungimento di uno stato di equilibrio.
Questo comportamento spiega il perché andando ad interrare spesso della sostanza organica secca senza procedere a nessuna concimazione, si possa verificare nelle piante che seguono dei problemi di sofferenza e crescita.
In questa condizione infatti, l’attività dei batteri a causa dello scarso contenuto di azoto N (dovuto anche al consumo nel terreno) e dell’elevato rapporto C/N, la loro attività e il processo di degradazione della sostanza organica si blocchi.
Per questo per favorire il normale decorso di degradazione della sostanza organica e far riprendere l’attività microbica, è necessario somministrare al terreno N attraverso le concimazioni azotate (es. ammoniacali o ureiche). In questo modo il rapporto C/N tenderà ad abbassarsi fino a valori pari a 20, di modo che i microrganismi possano trovare l’azoto N che gli serve per la loro crescita e moltiplicazione e l’eccesso che viene liberato al terreno potrà essere messo a disposizione per le piante.
Questa riflessione si traduce in molti fatti agronomici importanti che possono avvenire nei nostri terreni, come:

1. Effetto depressivo sulla crescita delle piante del materiale organico ad alto C/N.
2. Nessuna produttività di alcune concimazioni azotate.
3. Fertilità residua sia delle colture da rinnovo che delle concimazioni letamiche.

Viceversa con l’interramento di residui organici freschi (sovescio, foglie fresche) che hanno un rapporto C/N basso, si verifica uno sviluppo maggiore dei batteri proteolitici che di quelli cellulosolitici.
In questo modo la quota di azoto che non viene utilizzata dai microrganismi per la crescita, viene ceduta al suolo e di conseguenza messa a disposizione delle piante.
In definitiva possiamo affermare che nei nostri ambienti quanto si procede all’interramento di residui organici con rapporto C/N > 35 (es. paglia, stocchi ecc.), si verifica la sottrazione di azoto N del terreno da parte della microflora. Invece quando si procede all’interramento di residui organici con rapporto C/N < 25 (es. foglie fresche, letame maturo, sovescio ecc.) si verifica una liberazione dell’azoto N al terreno.
Nella maggior parte dei terreni italiani sia agraria che naturali il rapporto C/N oscilla intorno a 10.
Nei terreni con elevata attività microbica, il rapporto C/N scende su valori compresi tra 8 e 10, mentre in quelli dove il processo di degradazione della sostanza organica è più lenta sale fino a 12 – 15.
In alcune zone dall’Asia orientale e settentrionale vicino alle terre della Siberia il rapporto C/N varia da 6 a 13, mentre nel Nord America dalla aree meridionali e settentrionali degli Stati Uniti il rapporto C/N varia da 9 a 13.

D) Altri rapporti
Oltre al rapporto C/N, sono stati studiati anche altri rapporti come:

1. Azoto/zolfo (N/S).
2. Azoto/fosforo (N/P).
3. Azoto/zolfo/fosforo (N/S/P).
4. Carbonio/fosforo (C/P).
5. Carbonio/zolfo (C/S).

Il rapporto C/P è pari a:

• 100 – 500 nei vegetali.
• 100 nell’humus.

Mentre il rapporto C/S, sarà invece:

• 100 – 500 nei vegetali.
• 50 – 10 nell’humus.

BIBLIOGRAFIA:
1) Alquati G., Rizzitano G., 1997. Chimica agraria. Edagricole – Edizioni agricole. Calderini, Bologna.
2) Landi R., 1999. Agronomia e ambiente. Edagricole – Edizioni agricole. Calderini, Bologna.
3) Radaelli L., Calamai L., 2001. Chimica del terreno. Piccini Nuova Libraria s.p.a., Padova.
4) http://www.tes.com. Il Terreno – Lessons – TES.