Comportamento del fosforo nel suolo

Il fosforo è essenziale per la crescita delle piante e, dopo l’azoto, è l’elemento che più frequentemente limita la resa in agricoltura. Svolge un ruolo cruciale nell’immagazzinamento e nel trasferimento dell’energia nelle piante ed è un componente fondamentale del DNA e dell’RNA.

Forme molecolari del fosforo nell'ambiente

Il fosforo è altamente reattivo e non si trova in natura in forma elementare. Nei sistemi naturali è presente come fosfato, che si forma quando il fosforo esposto all’aria si lega con l’ossigeno.

La forma più semplice di fosfato è PO43- (ortofosfato), che rappresenta la principale forma assorbita dalle piante. A seconda del pH del suolo, il fosfato si presenta in diverse forme ioniche: HPO42- (fosfato idrogeno) nei suoli basici e H2PO4- (diidrogeno fosfato) nei suoli acidi.

Le analisi dei fertilizzanti fosfatici riportano solitamente la percentuale di P₂O₅, una forma che compare durante l’analisi ma che non esiste né nei fertilizzanti né nei suoli. 

Figura 1:forme molecolari del fosforo nel suolo. Da sinistra: ortofosfato, fosfato idrogeno, diidrogeno fosfato.

Reazioni del fosforo nel suolo

• Adsorbimento: legame dei fosfati alle particelle del suolo; noto anche come fissazione.
• Desorbimento: rilascio dei fosfati dalle particelle del suolo.
• Precipitazione: reazione del fosfato con altre sostanze che porta alla formazione di minerali solidi.
• Dissoluzione: rilascio di fosforo dovuto alla dissoluzione dei minerali del suolo; processo lento nel tempo.
• Mineralizzazione: conversione del fosforo organico in fosfato inorganico attraverso la decomposizione microbica.
• Immobilizzazione: conversione del fosfato inorganico in fosfato organico e suo inglobamento nelle cellule dei microrganismi del suolo. 

Stati del fosforo nel suolo

Nel suolo il fosforo si può trovare in 3 stati, che differiscono enormemente per mobilità e disponibilità per le piante.

Fosforo fissato o immobilizzato

È il serbatoio più grande del suolo, ma non disponibile per l’assorbimento delle piante; noto anche come fosforo immobilizzato.

La transizione verso il bacino di fosforo attivo avviene molto lentamente; può restare in questa forma per anni con scarsi effetti sulla fertilità.

Comprende fosfati inorganici insolubili (minerali primari) e composti organici del fosforo.

Fosforo attivo

Fosforo in fase solida che può essere rilasciato con relativa facilità nella soluzione del suolo; noto anche come fosforo labile.

Include fosfato inorganico adsorbito alle particelle del suolo, minerali secondari del fosfato (legati a cationi come calcio e alluminio) e fosforo organico facilmente mineralizzabile.

Rifornisce di fosforo la soluzione circolante del suolo man mano che le piante lo assorbono, costituendo la principale fonte disponibile per le colture.

Fosforo in soluzione

È di gran lunga il serbatoio più piccolo, di solito meno di 1,12 kg/ha.

È presente nella soluzione circolante del suolo, con mobilità limitata, ed è direttamente disponibile per l’assorbimento delle piante.

È composto principalmente da fosfato inorganico con una piccola frazione di fosforo organico.

Viene rapidamente esaurito dall’assorbimento radicale e continuamente rifornito dal bacino del fosfato attivo.

Figura 2: rappresentazione sintetica del ciclo del fosforo.

Mobilità nella soluzione del suolo

Le interazioni tra forme ioniche dei nutrienti, particelle del suolo e molecole d’acqua determinano il comportamento e la mobilità degli elementi nel suolo.

I cationi come K⁺ si legano alle particelle del suolo cariche negativamente, risultando meno presenti nell’acqua del suolo e poco mobili.

Gli anioni come NO3- si legano più debolmente, risultando quindi più mobili.

Il fosforo rappresenta un’eccezione: pur essendo un anione, ha bassa solubilità in acqua e quindi scarsa mobilità.

Tabella 1: nutrienti essenziali per la crescita, forme disponibili per l'assorbimento e relativa mobilità nella soluzione circolante.

Fattori che influenzano la disponibilità del fosforo

Le caratteristiche chimico-fisiche del suolo e dell'ambiente colturale influiscono notevolmente sui livelli di fosforo disponibili per la coltura.

pH del suolo

Il range ottimale è compreso tra 6,0 e 7,0.

A pH bassi, il fosfato tende a legarsi con composti di alluminio o ferro, riducendone la disponibilità.

A pH elevati, tende invece a precipitare con il calcio.

Tipo di minerali del suolo

I suoli vulcanici e molto alterati hanno elevata capacità di assorbimento del fosforo e quindi bassa disponibilità.

I suoli meno alterati e ricchi di sostanza organica hanno invece una capacità di assorbimento inferiore.

Contenuto di argilla

Maggiore contenuto di argilla = maggiore capacità di assorbimento. Le particelle argillose offrono infatti un’ampia superficie per l’adsorbimento del fosfato.

Sostanza organica

La mineralizzazione della sostanza organica fornisce una parte significativa del fosforo disponibile per le colture.

Maggiore contenuto organico = maggiore disponibilità di fosforo.

Altri anioni

La disponibilità di fosfato aumenta quando anioni come bicarbonato, carbonato, silicato, solfato e molibdato sono abbondanti. Questi competono con il fosfato per i siti di adsorbimento, riducendone la fissazione.

Condizioni climatiche e del suolo

Temperatura, umidità, aerazione (livelli di ossigeno) e salinità influenzano la velocità di mineralizzazione.

La decomposizione della sostanza organica è più rapida in climi caldi e umidi, più lenta in ambienti freddi e secchi.

Il rilascio di fosforo è maggiore in suoli ben aerati rispetto a quelli saturi d’acqua.

Grafico1: effetto del pH del suolo sulla disponibilità del fosforo

Assorbimento da parte delle piante

Nonostante la scarsa quantità di fosfato nella soluzione circolante del suolo, le piante riescono ad assorbirne grandi quantità grazie al rifornimento continuo dal bacino del fosfato attivo.

L’assorbimento crea un forte gradiente di diffusione che spinge il fosfato verso le radici a una velocità superiore a quella dell’acqua assorbita per traspirazione.

Perdita di fosforo dal suolo

Il fosforo è poco mobile e raramente liscivia oltre la zona radicale, tranne in condizioni di concentrazioni molto elevate, in particolare nei terreni con drenaggio sotterraneo.

La perdita avviene più comunemente tramite erosione e deflusso superficiale: il fosfato legato alle particelle del suolo viene trascinato via insieme ai sedimenti erosi.