La formazione del suolo, o la pedogenesi, è il processo dinamico attraverso il quale lo strato superficiale della terra si sviluppa attraverso il meteorismo della roccia madre e l'accumulo di materiale organico. Questo complesso gioco di fattori fisici, chimici e biologici modella i diversi tipi di suolo che si trovano in tutto il pianeta, influenzando tutto dalla produttività agricola alla salute dell'ecosistema.

I terreni non sono semplicemente sporcizia inerte; sono sistemi di vita, di respirazione che forniscono servizi ecosistemici critici, tra cui filtrazione dell'acqua, cicli di nutrienti, stoccaggio del carbonio e habitat per innumerevoli organismi.

Il processo di Pedogenesi: una panoramica

La pedagogia inizia con la weathering di rocce consolidate o sedimenti non consolidati. Il tempo può essere fisico (disintegrazione attraverso il gelo che bagna, l'espansione termica, o l'abrasione), [decomposizione attraverso l'ilazione di idrolisi, o di o

Contemporaneamente, materia organica[]] si accumula dai resti di piante, animali e microbi. Questo materiale organico subisce l'umiliazione, trasformandosi in humus stabile che lega le particelle minerali, mantiene l'umidità e fornisce nutrienti. La combinazione di minerali atmosferici, materia organica, acqua e aria crea il mezzo poroso e dinamico che chiamiamo suolo.

Nel corso del tempo, strati distinti — detti orizzonti[]]—sviluppati verticalmente, dando al suolo un profilo caratteristico. Il tasso e la natura dello sviluppo orizzonte dipendono direttamente dai cinque fattori di formazione del suolo codificati per la prima volta dal pedologo russo Vasily Dokuchaev alla fine del XIX secolo.

Fattori chiave che influenzano la formazione del suolo

Materiale del pavimento

Il materiale principale è il materiale geologico da cui il suolo si sviluppa, e esercita una potente influenza sulla consistenza del suolo, sulla mineralogia e sulle proprietà chimiche. Può essere [residuale] (svegliando direttamente dalla roccia sottostante) o ]trasportato] (movito da acqua, materiale vento, ghiacciai, incluso la gravità).

  • rocce ignee e metamorfiche (es. granito, basalto, schisto) producono terreni ricchi di minerali primari come quarzo, feldspato e mica.
  • Le rocce sedimentarie[] (ad esempio, calcare, arenaria, scisto) producono terreni che riflettono la loro composizione.
  • Glacial fino e fuoriluogo[[] deposita un mix di frammenti di roccia, sabbia, limo e argilla, creando materiali genitori eterogenei che possono produrre una vasta gamma di texture del suolo a breve distanza.
  • I depositi alluvionali e colluviali[ dai fiumi e dalle colline offrono strati strati strati di sedimenti stratificato, spesso creando terreni profondi e fertili in pianali di alluvione.
  • Loess[], il fango soffiato dal vento, ricopre grandi aree nel Midwest americano, nell'Asia centrale e in Cina, formando terreni spessi e snocciolati che sono altamente produttivi per l'agricoltura.

La composizione minerale del materiale genitore determina la fertilità intrinseca del suolo, ad esempio le rocce ricche di calcio, magnesio e potassio producono terreni con una maggiore saturazione di base, mentre i materiali genitoriali ricchi di quarzo producono terreni acidi e bassi di nutrienti.

Clima

Il clima è ampiamente considerato come il fattore più influente di formazione del suolo, in particolare su grandi scala geografica. Le due variabili climatiche principali sono temperature[] e ]precipitazione[]], che controllano i tassi di meteorizzazione, decomposizione della materia organica e leaching.

  • Temperatura[] accelera le reazioni chimiche: per ogni aumento di 10°C, i tassi di reazione sono approssimativamente raddoppiati. I terreni nelle regioni tropicali e subtropicali si sviluppano più rapidamente e raggiungono maggiori profondità rispetto a quelli nelle zone polari o alpine.
  • Precipitazione[]] spinge l'irraggiamento—il movimento verso il basso dell'acqua attraverso il profilo del suolo. Nei climi umidi, le basi solubili (calcio, magnesio, potassio) vengono lavate dalla zona radice, portando a suoli acidi, nutrienti-pori, a meno che non vengano ricompilati da materiale genitore fresco o da modifica umana.

L'interazione della temperatura e delle precipitazioni definisce le principali regioni del suolo. Ad esempio, il regime di umidità udic[ (umido, non severo periodi di secco) produce Ultisols profondamente atmosferici e Oxisol nei tropici del suolo.

Topografia

La topografia, la forma, la pendenza e l'aspetto del paesaggio, modifica gli effetti del clima e del materiale genitore influenzando [disegni[[]], []erosione[[]], e microclima].

  • Piccole ripidità e lunghezza[[[]: I pendii di Steeper sperimentano un maggior deflusso e erosione, che possono allontanare il suolo superficiale e prevenire lo sviluppo del profilo profondo.
  • Posizione sul pendio[[]: i vertici e le posizioni delle spalle sono spesso erosi o hanno terreni poco profondi; le piloni e le piloni ricevono sedimenti e umidità, portando a profili più spessi e più sviluppati.
  • Aspect: In mezzo-latitudini, le pendici a sud (nell'emisfero settentrionale) ricevono più radiazioni solari, rendendole più calde e più aride. Le piste a nord-est sono più fresche e moister, favorendo diversi contenuti di materia organica e di vegetazione del suolo.
  • Rilievo locale[: Hollows e swales raccolgono acqua e detriti organici, creando zone umide o terreni di torba, mentre i nolli e le creste sono inclini alla siccità e all'acquicoltura.

Gli effetti topografici sono più evidenti sulla scala del paesaggio, ma creano anche la variabilità del suolo all'interno di un unico campo.

Attività Biologica

Gli organismi, dai batteri e dai funghi ai vermi, agli insetti e alle radici vegetali, sono agenti attivi nella formazione del suolo.

  • Ingressi di materia organica[[]: Le piante contribuiscono a creare lettini (leve, steli, radici) che si decompone nell'humus.
  • Nutriente ciclismo[: Microbes mineralizza azoto organico, fosforo e zolfo, rendendoli disponibili alle piante. I funghi micorrazi estendo il sistema radicale e accedendo ai nutrienti dalla matrice minerale.
  • Bioturbazione[[]: I vermi, i termiti, le formiche e i mammiferi scavanti mescolano gli strati del suolo, abbatteno i residui organici e creano macropori che migliorano l'aerazione e l'infiltrazione. Charles Darwin stima che i vermi di terra si girano sui pochi centimetri di terreno più alti ogni pochi anni.
  • Meteorologia chimica[[]: Liceni, muschi e batteri secrescono acidi organici che dissolvono i minerali. Alcuni batteri e funghi possono ossidare ferro o zolfo, alterando la chimica del suolo.

Il tipo di vegetazione influenza anche le proprietà del suolo. Ad esempio, i suoli forestali hanno tipicamente uno strato organico pronunciato (O orizzonte) e le condizioni acide a causa di rifiuti di foglie di conifere, mentre i suoli di erba si accumulano spesso, orizzonti di A scuro ricchi di materia organica. L'attività umana — l'agricoltura, la deforestazione, il pascolo — può alterare drammaticamente le comunità biologiche e quindi cambiare i tassi di formazione del suolo.

Tempo

La formazione del suolo è una bassa, continua processo che si svolge nel corso dei secoli a millenni. Il grado di sviluppo del suolo correla con la durata dell'esposizione agli altri fattori.

Il concetto di tempo pedogeno[]] è relativo: un suolo può raggiungere la maturità in 10.000 anni sotto un clima caldo e umido, mentre in regioni aride o fredde, la stessa fase può richiedere 100.000 anni o più. Il tempo interagisce anche con i cambiamenti climatici.

Soil Horizons e il profilo del suolo

Una sezione verticale del suolo rivela diversi orizzonti distinti, conosciuti collettivamente come il profilo del suolo[]].

  • O orizzonte[]: strato organico di foglie decomposte, radici e humus.Spesso nelle foreste e nelle zone umide, sottile o assente nei terreni coltivati o aridi.
  • Un orizzonte[]: Topsoil, arricchito con materia organica e attività biologica.
  • E orizzonte[]: strato eluviale; zona color chiaro di massima leaching, dove argilla, ferro e materia organica sono stati rimossi.
  • ] orizzonte B[]: Sottosuolo; zona di accumulo (illuviazione) dove i materiali prelevati dagli orizzonti A ed E sono depositati.
  • C orizzonte[]: Materiale di genitore climatizzato; in gran parte non consolidato ma con alterazione pedogena minima.
  • R orizzonte[]: Pignone; roccia consolidata sotto il suolo.

Il modello e lo spessore di questi orizzonti forniscono indizi sui fattori di formazione del suolo sul lavoro. Ad esempio, un orizzonte spesso e scuro A suggerisce praterie o un elevato input di materia organica; un orizzonte Bt prominente (accumulo di argilla) indica il trasporto di argilla illuviale, comune in Alfisols e Ultisols; un orizzonte calcico (accumulo di CaCO3) indica le condizioni aride o semiaride.

Tipi di terreno principali intorno al mondo

Sistemi di classificazione del suolo, come la Tassonomia del suolo USDA e la Base di riferimento mondiale per le risorse del suolo (WRB), terreni di gruppo basati su orizzonti diagnostici, regimi di umidità e proprietà chimiche.

  • Alfisols[[]: Terreni fertili e moderatamente atmosferici con un orizzonte B ricco di argilla.
  • Andisols[[]: Soil derivate dalla cenere vulcanica, con elevata capacità di trattenere l'acqua e contenuto di nutrienti.
  • Aridisols[[]: Soli di climi secchi con materia organica bassa, spesso salina o zingara.
  • Entisols[[]: Giovani terreni con sviluppo orizzonte minimo, trovati su recenti alluvium, dune, o ripide pendici.
  • Gelisols[[]: Soils con permafrost entro 2 metri della superficie, comune nelle regioni tundra dell'Alaska, del Canada e della Siberia.
  • Histosols[[]: Suoli organici (peta, muck) formati in condizioni idrauliche.
  • Inceptisols[[]: Suoli moderatamente sviluppati, più maturi degli Entisols ma senza un orizzonte argillico pronunciato.
  • Mollisols[[: Dolori con un orizzonte denso e scuro Un ricco di materia organica e cationi; caratteristiche delle praterie (ad esempio, Great Plains, steppe ucraina).
  • Oxisols[[]: Suoli a bassa fertilità e a bassa fertilità delle foreste tropicali e delle savane, dominati da ossidi di ferro e alluminio.
  • Spodosols[[]: Suoli forestali acidi con un orizzonte spodico (accumulo di materia organica in ferro+).
  • Ultisols[[]: Terreni fortemente atmosferici, acidi, a bassa fertilità delle regioni calde e umide, con un orizzonte B arricchito dall'argilla.
  • Vertisols[]: terreni ricchi di argilla che si gonfiano quando bagnati e crepano quando si asciugano, trovati nelle praterie o nelle zone umide stagionali con argilla ad alto contenuto di rigonfiamento (ad esempio, Texas, India, Sudan).

Ogni ordine ha implicazioni distinte per l'uso del terreno. Ad esempio, gli ossisol richiedono una fecondazione intensiva per l'agricoltura, mentre i mollisol sono naturalmente fertili e supportano elevati rendimenti. La comprensione della classificazione del suolo aiuta i pianificatori a abbinare le colture con vincoli di suolo, scegliere i materiali da costruzione e gestire i rischi di erosione.

Distribuzione globale dei suolo

La distribuzione del suolo non è casuale; segue i modelli prevedibili legati al clima, al materiale genitore e alla vegetazione; in generale, i suoli possono essere raggruppati in regioni globali:

  • Suoli tropicali[[]: Dominati da Oxisols, Ultisols, e alcuni Andisols. Pioggia e temperature elevate accelerano il tempo, producendo profili profondi, rossi, nutrienti-poor. Il fatturato della materia organica è rapido, quindi la fertilità si basa sul ciclismo continuo nutriente.
  • Duri terreni desertici[: Aridisols ed Entisols. Le precipitazioni ruvide limitano le condizioni atmosferiche, con conseguente sottile, alcalina, spesso profili salati. La distribuzione del suolo nel deserto è legata a cinghie ad alta pressione subtropicali e aree di pioggia (ad esempio, Sahara, Atacama, Gobi).
  • I suoli temperati[[]: Alfisol, Mollisols e Inceptisols sono comuni. Le precipitazioni moderate e le temperature stagionali sostengono l'accumulo di sostanze organiche e atmosferiche.
  • Suoli polipolari e subpolari[[]: Gelisol e istosol. Le temperature fredde rallentano le intemperie e decomposizione organica. Il permafrost limita il drenaggio, portando a zone umide e modelli di gelo-cipolazione (crioturbazione).
  • Suoli di montagna[[]: Altamente variabili a causa di altitudine, aspetto e pendenza. Inceptisols ed Entisols dominano pendici ripidi, mentre Alfisols e Spodosols possono verificarsi su posizioni più dolci e boscose.

Per una mappa dettagliata del suolo globale, la FAO/UNESCO Soil Map of the World[[] fornisce un riferimento classico.USDA Natural Resources Conservation Service[ offre anche mappe interattive del suolo e risorse educative.

Influenza umana e degradazione del suolo

Mentre i processi naturali governano la formazione del suolo a lungo termine, le attività umane possono alterare drasticamente le proprietà del suolo nel corso di decenni o anche anni.

  • Erosion[]: L'erosione dell'acqua e del vento eliminano il topsoil, riducendo la materia organica e le riserve nutrienti. Istruzioni del suolo mondiale IRIC[]] stima che circa il 33% dei suoli globali sono degradati a causa dell'erosione.
  • Salinizzazione[]: L'irrigazione nelle regioni aride può concentrare i sali nella zona radice, rendendo i suoli inadatti per la maggior parte delle colture.
  • Acidificazione[[]: L'uso eccessivo di fertilizzanti a base di ammonio e pioggia acida può ridurre il pH del suolo, leaching nutrienti essenziali e mobilitare alluminio tossico.
  • Comazione[]: macchinari pesanti e pori intensivi di compressione del terreno di pascolo, riducendo l'infiltrazione e l'aerazione, e aumentando il deflusso.
  • Contaminazione[[]: Attività industriali, estrazione mineraria e prodotti chimici agricoli introducono metalli pesanti, pesticidi e inquinanti organici persistenti che danneggiano la biota del suolo e le catene alimentari.
  • L'esaurimento della materia organica[: L'abbassamento continuo e la rimozione dei residui riducono il carbonio del suolo, indeboliscono la struttura del suolo e l'attività microbica.

In molte regioni, i tassi di perdita del suolo superano i tassi di formazione del suolo, rendendo il terreno una risorsa non rinnovabile nella pratica.

Conservazione del suolo e gestione sostenibile

La protezione delle risorse del suolo richiede una combinazione di pratiche agronomiche, vegetative e meccaniche:

  • Tenaggio di conservazione[[]: Non tinto o ridotto lascia residui di coltura sulla superficie, riducendo l'erosione e la costruzione di materia organica.
  • Cover cropping[[]: Piantare legumi, erbe o brassicas durante i periodi di caduta protegge il suolo dall'impatto delle piogge, aggiunge azoto e migliora la struttura.
  • rotazione e diversificazione del cavo[[[]]: rotazione radicata con colture poco profonde, e tra cui perenni, mantiene la salute del suolo e riduce la pressione del parassiti.
  • L'agricoltura e il terracing dei contorni[[[]: Il deflusso superficiale lento sulle piste impedisce l'erosione delle gole e mantiene l'umidità.
  • Gestione dei nutrienti integrata[[]: Utilizzando gli emendamenti organici (compost, letame) accanto ai fertilizzanti ottimizza la fornitura di nutrienti senza acidificazione.
  • Afforestazione e agroforestria[[: Gli alberi stabilizzano le pendici, riciclano i nutrienti da orizzonti profondi, e forniscono ombra che modera la temperatura del suolo.
  • Gestione della ricchezza[[]: Miglioramento del drenaggio, colture tolleranti al sale e l'acquolinazione con acqua di buona qualità può recuperare i suoli sodi.

La conservazione del suolo non è solo un problema agricolo; colpisce anche la qualità dell'acqua, la regolazione del clima e la biodiversità. Ad esempio, i suoli sono il più grande lavandino terrestre del carbonio, e le pratiche che aumentano lo stoccaggio del carbonio organico possono mitigare i cambiamenti climatici. L'iniziativa USDA Soil Health] fornisce linee guida basate sulle prove per la costruzione di suoli resilienti.

Conclusioni

Il processo di formazione del suolo è guidato da cinque fattori fondamentali: materiale di base, clima, topografia, attività biologica e tempo, che insieme determinano il tipo, la profondità, la fertilità e la distribuzione dei terreni intorno al pianeta. La comprensione della pedogenesi ci permette di interpretare la storia del paesaggio, prevedere il comportamento del suolo in condizioni ambientali mutevoli e progettare sistemi di uso sostenibile del suolo.