Il pH del terreno

A) Introduzione
L’attività delle piante e degli organismi viventi che compongono sia la microflora che la fauna del suolo, nei i terreni agrari e negli ecosistemi naturali, è condizionata dagli equilibri di idrolisi e di conseguenza dalla concentrazione sia degli ioni H3O+ (acidi) che OH- (alcalini) in soluzione, da cui dipendono le caratteristiche di acidità e alcalinità di un suolo.
Ricordiamo che la costante di dissociazione degli ioni in soluzione acquosa, risulta essere:

[H3O+] x [OH-] = 10¯14

Questo parametro viene valutato, prendendo come riferimento l’acqua distillata, priva di aria alla temperatura di 20°C, dove la quantità di ioni H3O+ è uguale a quella degli ioni OH- risultando corrispondente a 10¯7 g/l.
La risultante di questo equilibrio è quindi data dalla concentrazione degli ioni H3O+ e OH- nel terreno, i quali determinano a seconda della loro prevalenza la reazione del terreno, misurabile attraverso il ricorso alla scala di pH.

B) Definizione di pH
Dal punto di vista matematico, il pH è definito come l’inverso del logaritmo in base 10, della concentrazione degli ioni H3O+ in soluzione:

pH = – log [H3O+]

Il pH e quindi la reazione di un terreno, viene di solito rilevata sulla base dell’estratto o sospensione acquosa, preparata secondo un rapporto peso/volume di acqua distillata e terreno di 1:2,5.
La misura del pH a sua volta, può essere fatta per:

  • Via colorimetrica
    Impiegando delle sostanze o carte colorimetriche che cambiano colore in funzione delle concentrazione degli ioni H3O+ e OH- in soluzione.
  • Via elettrometrica o potenziometrica
    Utilizzando degli strumenti appropriati chiamati pH-metri, che misurano il potenziale elettrico che si genera attraverso la membrana di vetro dei loro elettrodi.

Con il metodo elettrometrico, se nella fase solida del suolo, sono presenti delle sostanze o ioni acidi, si verificherà una riduzione del passaggio di corrente, la quale causerà un abbassamento del pH tanto più sensibile, quanto maggiore è il contatto tra gli elettrodi dello strumento e il terreno.
Viceversa se nella fase solida del suolo, sono presenti delle sostanze o ioni alcalini, si verificherà invece un aumento del passaggio di corrente, la quale causerà un incremento del pH.
Una misura precisa del pH di un terreno, risulta molto difficoltosa se non è impossibile, primo per le difficoltà di misura e secondo per la notevole variabilità di cambiamento della reazione sia nel tempo che nello spazio.
Tuttavia da punto di vista teorico possiamo affermare che, la scala di pH, ha dei valori compresi tra 0 e 14.
E quindi in base a questa scala, il pH di una soluzione, verrà definito come:

  1. Acido; pH < 7
    Quando la concentrazione degli ioni H3O+ > OH-.
  2. Neuro; pH = 7
    Quando la concentrazione degli ioni H3O+ = OH-.
  3. Alcalino; pH > 7
    Quando la concentrazione H3O+ < OH-.

C) Classificazione dei terreni in base al pH
Dal punto di vista pratico e analitico, per quanto riguarda la maggior parte dei terreni in condizioni normali, il loro pH varia sempre mediamente tra 4 e 8,5. Soltanto in condizioni particolari si possono riscontrare anche valori di pH inferiori a 3 o superiori a 10.
In base al pH, i terreni vengono classificati in:

  1. Fortemente acidi o peracidi pH < 5,5 – 5,3.
  2. Acidi pH 5,4 – 5,9.
  3. Leggermente acidi o subacidi pH 6 – 6,9.
  4. Neutri pH 6,7 – 7,2.
  5. Leggermente alcalini o subalcalini pH 7,3 – 7,7.
  6. Alcalini pH 8,2 – 8,8
  7. Fortemente alcalini o peralcalini > 8,8.

E’ stata proposta inoltre negli stati Uniti, dal Dipartimento di Agricoltura (U.S.D.A.), nel 1951 un altro tipo di classificazione dei terreni in base al loro pH che li distingue in:

  1. Estremamente acidi pH < 4,5.
  2. Fortemente acidi pH 4,5 – 5.
  3. Moderatamente acidi pH 5,1 – 6.
  4. Debolmente acidi pH 6,1 – 6,5.
  5. Neutri pH 6,6 – 7,3.
  6. Debolmente alcalini pH 7, 4 – 7,8.
  7. Moderatamente alcalini pH 7,9 – 8,4.
  8. Fortemente alcalini pH 8,5 – 9.
  9. Estremamente alcalini pH > 9.

D) Acidità e alcalinità di un terreno
In un terreno, in condizioni normali i valori di pH variano di solito in base alle sua condizioni di umidità.
Infatti i terreni acidi, sono quelli considerati umidi, cioè quelli che hanno un elevato livello di acqua, perché in questo caso i processi di lisciviazione (allontanamento dei sali in soluzione), prevalgono su quelli di evaporazione (concentrazione dei sali in soluzione). In questo tipo di suoli, l’elevata piovosità provoca per questo, il dilavamento degli ioni o cationi alcalini (es. Ca2+, Mg2+, Na+, K+ ecc.) con la concentrazione degli ioni o cationi acidi (es. H3O+, Fe3+ e Al3+) a cui fa seguito un’insaturazione del complesso assorbente e un abbassamento del pH.
L’acidità riscontrata in un terreno, non è soltanto dovuta all’allontanamento degli ioni alcalini a cui fa seguito una concentrazione degli ioni acidi, ma anche alla presenza di sostanze acide in soluzione.
Infatti anche in un terreno considerato normale e quindi non molto dilavato, si possono sempre e comunque formare piccole quantità di sostanze acide di origine diversa, come:

  1. Acido solforico H2SO4 = derivante dall’ossidazione dei composti a base di zolfo.
  2. Acido nitrico HNO3 = derivante dai processi di nitrificazione batterica.
  3. Acidi umici e fulvici = derivanti dai processi di degradazione della sostanza organica.

Ricordiamo inoltre che bastano piccole quantità di acidi forti per incidere fortemente sulla variazione del pH di un terreno. Per esempio una piccola concentrazione di 0,50 mg/l di acido solforico, ha un pH pari a 5.
Anche la stessa anidride carbonica CO2, quando si scioglie nell’acqua del terreno, produce acidità formando acido carbonico H2CO3, secondo la reazione:

CO2 + H2O ↔ HCO3- + H3O+

Anche l’acqua in equilibrio con la CO2 nell’atmosfera, presenta un pH leggermente acido con valori intorno 5,6 – 5,7. Siccome nel terreno la concentrazione di CO2 è più elevata, si può arrivare a soluzioni che per effetto dell’anidride carbonica disciolta hanno un pH ancora più basso compreso tra 5,2 – 5,3.
Infine anche la presenza di piccoli cationi solubili (es. K+; Ca2+ ecc.), che si formano quando il terreno viene in contatto con l’acqua, possono mobilizzare ioni acidi H3O+ influendo sulla variazione di pH.
Invece i terreni alcalini, sono quelli considerati aridi o semiaridi, cioè in quelli in cui il contenuto di acqua è molto basso, perché i processi di evaporazione prevalgono su quelli di lisciviamento.
In questo tipo di terreno, il basso contenuto di umidità provoca una concentrazione degli ioni o cationi alcalini (es. Ca2+; Mg2+, Na+, K+ ecc.)  e una riduzione degli ioni o cationi acidi (es. H3O+, Fe3+ e Al3+) a cui fa seguito la saturazione del complesso assorbente e un aumento del pH.
Nei terreni alcalini gli ioni e i composti specialmente i carbonati che derivano dalla disgregazione dei minerali arrivano al suolo e tendono a concentrarsi nei vari strati del profilo di terreno. Quando questi sali, come ad esempio il carbonato di sodio Na2CO3, vengono sciolti in acqua, si verifica sempre un incremento dell’alcalinità a causa della prevalenza degli ioni OH- provenienti dall’idrolisi dell’idrossido di sodio NaOH, rispetto agli ioni H3O+ provenienti dall’idrolisi dell’acido carbonico H2CO3.

Na2CO3 + H2O ↔ 2NaOH + H2CO3

In definitiva possiamo affermare che, i processi di acidificazione e/o di alcalinizzazione di un terreno sono condizionati a loro volta, sia dalla composizione mineralogica del suolo che da una serie di fattori e reazioni chimiche piuttosto complesse che si svolgono a carico di esso.

BIBLIOGRAFIA:
1) Alquati G., Rizzitano G., 1997. Chimica agraria. Edagricole – Edizioni agricole, Bologna.

2) Landi R., 1999. Agronomia e ambiente. Edagricole – Edizioni agricole, Bologna.

3) Radaelli L., Calamai L., 2001. Chimica del terreno. Piccini Nuova Libraria S.p.A., Padova.

4) Sequi P., 1989. Chimica del suolo. Patron editore, Bologna.

5) Zanchi C., 2001. Agronomia generale. Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell’Ambiente. Facoltà di Agraria. Università degli studi di Firenze.

6) http://www.verdeblugarden.it, 2016. La reazione del terreno. Archivio foto.

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