ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA DEL TERRENO | AGR/13 | LEZIONI | 64 |
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Le fasi di formazione, sviluppo e produttività del sistema “polifase” suolo e la sua protezione dai processi di degradazione naturali e antropici. I parametri della qualità̀ del suolo, come indicatori per una agricoltura più sostenibile. L’impiego della strumentazione di laboratorio per le analisi del suolo.
The phases of formation, development and productivity of the "multi-phase" soil system and its protection from natural and anthropic degradation processes. The parameters of soil quality, as indicators for a more sustainable agriculture. The use of laboratory instruments for soil analysis.
Per l'accertamento delle conoscenze saranno importanti gli incontri durante le esercitazioni di laboratorio dove si svolgeranno anche colloqui finalizzati alla valutazione delle conoscenze acquisite.
For the assessment of knowledges interviews will be carried out, also during laboratory works, aimed at evaluating the gained information.
Valutare le proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo e i processi chimici e biologici che avvengono, le interconnessioni tra questi processi nonchè le modalità di esecuzione delle analisi chimiche e biologiche relative al suolo. Considerare le principali caratteristiche del terreno da cui dipendono i processi produttivi per elaborare interventi di fertilizzazione e disegnare le procedure per il recupero di suoli degradati.
To evaluate the physical, chemical and biological properties of the soil and the chemical and biological processes that take place, the interconnections between these processes and the methods for carrying out the chemical and biological analyzes related to the soil. To consider the main characteristics of the soil, on which production processes depend, to develop fertilization interventions and design procedures for the recovery of degraded soils.
Durante lo svolgimento del corso verranno effettuate lezioni in cui saranno svolti accertamenti nei quali lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le giuste informazioni sulla pedogenesi, la composizione e le proprietà del suolo, nonchè le capacità di risolvere esercizi sugli elementi nutritivi del suolo e sulla fertilizzazione.
During the course assessment lessons will be carried out, during which the student must demonstrate to have acquired the right information on soil formation, composition and properties of soil, as well as the ability to solve exercises on the nutrients of the soil and its fertilization.
Campionare con i giusti criteri un terreno, utilizzare gli strumenti di base di un laboratorio di chimica del suolo, individuarne i parametri chimici più importanti e interpretare i risultati di una scheda di analisi. Riconoscere il tipo di suolo e affrontare le tematiche relative al miglioramento della sua fertilità con interventi mirati a mantenerne la qualità nel tempo.
To sample the soil with the right criteria, to use the basic tools of a soil chemistry laboratory, to identify the most important chemical parameters and to interpret the results of an analysis sheet. To recognize the type of soil and address the issues related to the improvement of its fertility with interventions aimed at maintaining its quality over time.
Durante le esercitazioni numeriche e/o di laboratorio sarà valutato il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte. Inoltre sarà valutato il comportamento dello studente di fronte alle problematiche che si incontreranno durante tali attività o che saranno ipotizzate dal docente.
During the numerical and laboratory exercises the degree of accuracy and precision of the activities will be assessed. In addition, it will be assessed the student's behavior in front of the problems that will be encountered during these activities or posed by the teacher
Per affrontare l'insegnamento di Chimica del Terreno sono necessarie le conoscenze iniziali di:
- chimica generale, soprattutto per quanto riguarda la nomenclatura dei sali, le reazioni di ossido-riduzione, le proprietà delle soluzioni acquose e dei colloidi
- chimica organica per la struttura delle principali molecole organiche e la conoscenza dei loro gruppi funzionali
The Soil Chemistry course requires initial knowledges concerning:
- general chemistry, in particular nomenclature of salts, redox reactions, aqueous solution properties and colloids
- organic chemistry, in particular the structure of organic molecules and their main functional groups
- le lezioni frontali si svolgono con l'ausilio di slides
- le esercitazioni vengono effettuate nel laboratorio chimico didattico del dipartimento e vengono precedute da una lezione dedicata alla parte teorica di supporto alla parte sperimentale
- le esercitazioni di laboratorio consistono in analisi chimiche per la determinazione dei parametri più comuni per la caratterizzazione di un suolo e vengono effettuate in gruppi di studenti
- il materiale didattico utilizzato viene messo a disposizione sul sito E-learning
- l'interazione tra docente e studenti avviene anche mediante ricevimenti, posta elettronica e studenti consiglieri
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Definizione di terreno. Generalità sui componenti del terreno: fasi gassosa, liquida e solida. Le rocce. Rocce ignee: effusive ed intrusive. Rocce sedimentarie: clastiche, evaporitiche, organogene. Rocce metamorfiche. I minerali. Elementi nativi, ossidi e idrossidi,, solfuri e solfati, carbonati, fosfati, aloidi e silicati. Nesosilicati, borosilicati, inosilicati, tectosilicati e fillosilicati. I fattori della pedogenesi. Processi fisici di disgregazione, erosione, trasporto. Tipi di substrati pedogenetici. La decomposizione chimica: azione dell’acqua (solubilizzazione, idratazione, idrolisi), carbonatazione, ossidazione. Esempi di alterazione chimica di alcuni minerali. Le proprietà fisiche dei terreni. Tessitura, struttura, porosità e peso specifico. Il colore e la temperatura. L’acqua nel terreno. Capacità idrica massima, capacità di campo, punto di appassimento. Il profilo del terreno e gli orizzonti pedologici. La classificazione dei suoli. Gli orizzonti diagnostici. Nomenclatura e caratteristiche dei 12 ordini della Soil Taxonomy U.S.D.A.
Definizione, composizione elementare e costituenti della sostanza organica (carboidrati, proteine, lipidi, lignina, cere, resine, tannini). I fattori che influenzano la decomposizione della sostanza organica nel terreno e la formazione della frazione umificata. Estrazione, classificazione e caratteristiche delle frazioni umiche. Il rapporto C/N. Funzioni fisiche, chimiche ed ambientali della sostanza organica. I colloidi del suolo. I minerali argillosi, gli ossidi e idrossidi di ferro e di alluminio, i colloidi organici. Il potere adsorbente del terreno. La capacità di scambio cationico. Isoterma di Freundlich. Il grado di saturazione basica del terreno. Lo scambio anionico. La reazione del terreno. Determinazione del pH. Origini dell’acidità e dell’alcalinità. Acidità attiva e potenziale. Alcalinità costituzionale e per adsorbimento. Il potere tampone del terreno. Correzione dell’acidità e dell’alcalinità. I terreni salini: caratteristiche fisiche e chimiche. Origine dei sali e processi di salinizzazione naturali e antropici. Misura della salinità e correzione dei terreni salini.
Gli elementi nutritivi. Il ciclo dell’azoto. Forme di azoto nel terreno. Mineralizzazione dell’azoto organico. Azotofissazione. Nitrificazione. Denitrificazione. Bilancio dell’azoto. Il fosforo: riserve e forme nel terreno. Composti organici e fosfati inorganici. Disponibilità del fosforo per le piante. Il potassio: forme nel terreno e loro dinamica. Lo zolfo, il calcio e il magnesio nel terreno. Fattori della fertilità del terreno. Fertilità chimica, fisica e biologica. Determinazione dello stato di fertilità. Principi fisiologici, pedologici ed economici della fertilizzazione. I fertilizzanti (concimi, ammendanti, correttivi). Concimi azotati, fosfatici, potassici, semplici, composti, a lenta cessione e fluidi. Loro composizione, titolo, proprietà fisiche e chimiche. I concimi organici naturali. Qualità del suolo. Definizione e significato. Indicatori fisici, chimici e biologici della qualità del suolo. Resistenza e resilienza. Salvaguardia della qualità del suolo per un’agricoltura sostenibile. Il consumo del suolo agrario. Gestione del suolo e cambiamenti climatici. L’inquinamento del terreno. Cenni sugli inquinanti (pesticidi, metalli pesanti, idrocarburi) e loro mobilità nel suolo. La bioremediation.
Rocks and minerals. The weathering. Factors of soil formation (parent rock, morphology, climate, organisms, time). Soil texture, structure, porosity, density and colour. Classification of soils. Organic matter of soil. Formation of the humified fraction. Extraction, classification and characteristics of the humic fractions. Soil colloids. Cation Exchange capacity. Anion Exchange capacity. pH. Acidity and alkalinity of soils. Buffering capacity of soil. Correction of acidity and alkalinity. Soil salinity. Mineralization of soil organic matter. Nitrogen cycle. Nitrogen fixation, nitrification and denitrification. Phosphorus reserves and forms in soil. The potassium forms in soil and their dynamics. Fertilizers. Protection of soil quality for sustainable agriculture. Land take. Soil management and climate change. Pollution of soil and its bioremediation.
Sequi P., Ciavatta C., Miano T. - Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Editore 2017.
Violante P. – Chimica e Fertilità del Suolo. Edagricole 2013.
Violante P. – Suolo e Qualità dell’Ambiente. Edagricole 2009.
Dazzi C. – Fondamenti di Pedologia. Edizioni Le Penseur 2013.
Sequi P. - Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Editore 2005.
Brady N.C., Weil R.R. – The nature and properties of soils. Prentice Hall 2014.
Recommended reading includes the following works:
Brady N.C., Weil R.R. – The nature and properties of soils. Prentice Hall 2014.
Further bibliography (in italian):
Sequi P., Ciavatta C., Miano T. - Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Editore 2017.
Violante P. - Chimica e fertilità del suolo. Edagricole 2013.
Dazzi C. - Fondamenti di pedologia. edizioni Le Penseur 2013.
Violante P. - Suolo e qualità dell'ambiente. Edagricole 2009.
Sequi P. – Fondamenti di chimica del suolo. Patron Editore 2005.
Gli studenti non frequentanti le lezioni possono seguire lo svolgimento del corso utilizzando il materiale didattico messo a disposizione dal docente sul sito E-learning del CdS e seguendo il registro delle lezioni che sarà aggiornato puntualmente.
Not-attending students can follow the lessons using the teaching material provided on the E-learning web site by the teacher and consulting the lesson log.
L'esame di chimica del terreno si basa su una unica modalità di verifica: una prova orale, della durata di circa 30 minuti, alla fine del corso.
Prova orale alla fine del corso:
Lo studente avrà la possibilità di scrivere, con carta e penna, formule, reazioni o schemi utili alla sua esposizione durante le risposte alle domande.
Le domande saranno principalmente quattro, una per ogni parte del programma del corso:
Nelle domande allo studente verrà chiesto di enunciare gli aspetti rilevanti dell’argomento trattato e fare degli esempi corredati da formule chimiche, reazioni, termini e/o valori di riferimento.
Per superare l'esame lo studente dovrà rispondere in modo sufficiente ai quesiti riguardanti tutte e quattro le parti del programma.
Nel caso di una insufficiente preparazione, anche soltanto su una delle quattro parti, l’esame non potrà essere superato.
La valutazione dipenderà dalla correttezza del linguaggio e delle risposte, la qualità dei collegamenti tra diversi elementi della teoria, la capacità di sintesi e la esattezza dei termini e dei dati numerici riferiti.
The soil chemistry exam is based on a single method of verification: an interview, lasting an average of 30 minutes, at the end of the course.
Oral exam at the end of the course:
The student will have the opportunity to write, with pen and paper, formulas, reactions or diagrams useful for his presentation while answering the questions.
The questions will be mainly four, one for each part of the course program:
1) Pedological part (rocks, minerals, pedogenesis, classification of soils)
2) Chemical part (organic substance, colloids, adsorption phenomena, saline, acid and alkaline soils)
3) Part of fertilization and soil quality
4) Part of the laboratory practices.
In the questions, the student will be asked to state the relevant aspects of the subject matter and give examples accompanied by chemical formulas, reactions, terms and / or reference values.
To pass the exam the student will have to answer sufficiently to the questions concerning all four parts of the program.
In the event of insufficient preparation, even on only one of the four parts, the exam cannot be passed.
The evaluation will depend on the correctness of the language and of the answers, the quality of the links between different elements of the theory, the ability to synthesize and the accuracy of the terms and numerical data referred to.
