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Chimica forestale

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FOREST CHEMISTRY

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Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
AGR0061
Docente
Prof. Maria Martin (Affidamento interno)
Insegnamento integrato
Corso di studi
[001711] SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
Anno
2° anno
Periodo didattico
Da definire
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/13 - chimica agraria
Modalità di erogazione
Convenzionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto con orale a seguire
Prerequisiti
Conoscenze di chimica generale e organica; elementi di biologia. Capacità di svolgere calcoli semplici con trasformazioni di unità di misura.
Propedeutico a
L’insegnamento fornisce le basi per successivi insegnamenti riguardanti la pedologia, la gestione e la difesa del suolo, la nutrizione delle piante, lo studio dei cicli biogeochimici degli elementi
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si inserisce nelle tematiche dell'area ambientale del corso di studio, che si prefiggono il generale obbiettivo di fornire le competenze per la conservazione e difesa dell'ecosistema forestale e per la difesa del suolo. Nello specifico, questo modulo  dell'insegnamento ha l'obiettivo di trasmettere le conoscenze di base sulle proprietà chimico-fisiche del suolo e sui principali metodi per la loro determinazione, sui cicli biogeochimici degli elementi nutritivi (e contaminanti), le loro interrelazioni e implicazioni per lo sviluppo delle piante e dei biomi forestali e per la qualità dell'ambiente.

 

The course is included in the area of Environmental teachings, having the general objective to provide the competences for the conservation and protection of the forest ecosystem and soil. In particular, this module of the course is aimed to supply the basic knowledge on soil physicochemical properties, on the biogeochemical cycling of nutrient and contaminant elements, their interconnections and the implications for plant growth, forest ecosystem development and environmental quality.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Questo insegnamento fa parte dell'Area ambientale, le cui tematiche permettono agli studenti di ottenere le basi professionali per la gestione, la difesa, la conservazione, il recupero dei sistemi forestali, di cui il suolo e le interazioni suolo-pianta sono parte essenziale.

Conoscenza e capacità di comprensione

Questo modulo dell'insegnamento permetterà agli studenti di:

-       Acquisire la conoscenza di base dei processi coinvolti nella formazione del suolo, con particolare riferimento ai processi chimici;

-       Acquisire una conoscenza approfondita dei processi chimici e chimico-fisici che regolano le dinamiche degli elementi nel sistema suolo, con particolare riferimento agli elementi nutritivi per le piante;

-       Comprendere le interazioni suolo-radice e le implicazioni per la nutrizione vegetale;

-       Comprendere gli effetti ambientali di alcuni dei processi chimici che avvengono nel suolo;

-       Comprendere la complessità delle interazioni dei processi chimici, fisici e biologici che caratterizzano la pedosfera e delle potenziali criticità cui esso può andare incontro

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

-       Collegare la conoscenza delle proprietà chimiche del suolo con le esigenze delle piante e le modalità di nutrizione vegetale (apprese con il modulo di Elementi di Fisiologia Vegetale dell'insegnamento);

-       Saper richiedere, interpretare criticamente e utilizzare i dati analitici circa le principali proprietà chimiche di un suolo ed estenderne le implicazioni in ambito forestale e ambientale;

-       Saper risolvere semplici problemi per il calcolo di parametri legati al suolo che contribuiscono alla caratterizzazione e allo studio di ecosistemi naturali

Autonomia di giudizio

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

-      Saper giudicare le caratteristiche e le attitudini di un suolo in base alle proprietà chimiche

-      Saper discernere eventuali fattori di rischio ambientale derivanti dalle proprietà chimiche di un suolo.

Abilità comunicative

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

Trasmettere le informazioni acquisite, nonché eventuali relazioni tecniche riguardanti tematiche oggetto di questo insegnamento con proprietà di linguaggio

 

The courses included in the Environmental Area are expected to give to the students the professional basis for the management, protection, conservation and recovery of forest systems, where soil-plant interaction is a basic component.

knowledge and understanding

This module of the course will allow the students to:

-       Acquire the basic knowledge of the chemical processes involved in soil formation;

-       Acquire a deep knowledge of the chemical processes regulating element dynamics in soil, with special attention to nutrient elements for plants;

-        Understand the soil-root relationship and its consequences for plant nutrition

-       Understand the environmental effects of some soil chemical processes

-       Understand the complexity of the interactions among physic, chemical and biological processes characterizing the pedosphere and their major critical points.

applying knowledge and understanding

At the end of the course the student will be able to:

-       The capacity to connect soil chemical properties with plant needs and plant nutrition (module of Elements of Plant Physiology)

-       The ability to properly request, understand, and critically discuss soil analytical data, understanding the forest and environmental consequences

-       Solve simple problems involving the calculation of some soil parameters useful for the characterization and the study of natural ecosystems

 

making judgements

At the end of the course the student will be able to:

-       Evaluate and judge the characteristics and use suitability of a soil based on its chemical properties

-       Identify and evaluate the potential environmental risks associated with soil chemical properties

communication skills

-       To express the acquired knowledge and to prepare technical reports using an appropriate language for the aspects concerning soil and forest chemistry.

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Modalità di insegnamento

a causa dell'emergenza COVID-19, le esercitazioni in laboratorio potrebbero essere convertite in attività applicative di altro genere

L'insegnamento frontale (circa 45 ore) è integrato con esercitazioni pratiche in laboratorio (circa 10 ore) e di calcolo in aula (circa 5 ore) sui principali argomenti.  Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slides che sono  a disposizione degli studenti sul sito Campusnet. La frequenza, pur non essendo obbligatoria, è vivamente consigliata.

The module consists of lectures (nearly 45 hours) integrated with laboratory activity (nearly 10 hours) and exercises in classroom (nearly 5 hours) exercises. The slides used for the lectures are available to the students on the Campusnet website. Although it is not compulsory to attend the lessons, it is strongly suggested.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

EMERGENZA COVID-19. Modalità di esame per via telematica.

Esame finale del modulo. La sessione di esami estiva, giugno-luglio 2020, sarà tenuta in modalita telematica con il SOLO COLLOQUIO ORALE che comprenderà domande di verifica dell'apprendimento, commento orale di una tabella di analisi del suolo e descrizione dell'impostazione della risoluzione di un problema applicativo.

Esame finale dell'insegnamento: la valutazione rimane sostanzialmente invariata. Il voto finale risulterà dalla media delle valutazioni ottenute per ciascun modulo nella prova orale (la valutazione per ogni modulo deve essere almeno sufficiente)

 

-      Verifiche in itinere (senza attribuzione di valutazione): Il grado di apprendimento sarà verificato durante lo svolgimento delle lezioni con domande o brevi esercizi relativi agli argomenti precedentemente trattati, affinché gli studenti imparino a utilizzare e collegare le conoscenze che vanno acquisendo.

- Esame finale del modulo: costituito da una prova preliminare scritta e dalla prova orale. La prova scritta ha la finalità di: (i) compiere un rapido screening circa il grado di acquisizione delle conoscenze con un test a domande aperte; (ii) risolvere problemi pratici numerici, applicando le competenze acquisite. La prova orale, in presenza dei docenti dei due moduli, e a cui si accede con una valutazione sufficiente della prova scritta preliminare di entrambi i moduli, è finalizzata ad approfondire la verifica della padronanza delle conoscenze, la capacità di collegamento e di ragionamento critico, nonché la proprietà di linguaggio. La valutazione complessiva del modulo tiene conto dell'esito di entrambe le prove.

-      Esame finale dell'insegnamento: La valutazione complessiva dell'insegnamento (espressa in trentesimi), è attribuita al termine della prova orale comprensiva di entrambi i moduli, ed è calcolata in base alla media dei voti ottenuti per le prove scritte dei due moduli e all’esito della prova orale.

 

-      Knowledge testing in itinere: The degree of understanding and learning will be continuously verified during the lessons with questions and simple exercises on the already explained topics, with the aim to stimulate the interconnection among the topics that the students are learning.

-      Final examination of the module: preliminary written test and oral examination. The preliminary written test is aimed to: (i) make a screening of the acquisition of the knowledge with open questions; (ii) solve practical numeric problems by applying the acquired competences. The oral examination will include both modules and is aimed to deeply verify the level of the competences, the capacity to interconnect and critically utilize them, and the suitability of the used language. The total evaluation of this module (numerical votes) will take in account the results of both the written preliminary test and the oral examination.

-    The evaluation of the final exam of the whole course, done by the teachers of the two modules, will take in account the mean of the votes obtained in the written tests of the two modules and the results of the oral examination.

 

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Attività di supporto

Attività di laboratorio.

Supporto agli studenti per colloqui e spiegazioni supplementari su appuntamento (inviare email o telefonare)

 

 

Laboratory practice

Support for supplementary explanations (appointment by email or telephone)

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Programma

Tutti gli argomenti del programma appartengono all'area di apprendimento ambientale. 

Il programma prevede di fornire le basi conoscitive circa il ruolo del suolo nell'ambiente, le sue componenti abiotiche e biotiche e le loro interazioni a livello chimico-fisico. Esperienze in laboratorio inerenti gli argomenti chiave sono intese a renderne più approfondito, pratico  e attivo l'apprendimento. 

Introduzione. Il suolo come comparto naturale; ruolo nell'ambiente. Descrizione del suolo. Fasi solida, liquida e gassosa e composizione elementare. Fattori di formazione del suolo. 

Le proprietà fisiche del suolo.  La tessitura, la struttura, la densità, la porosità, il colore, il calore. Determinazione delle principali proprietà fisiche.

I componenti minerali del suolo.  Le rocce. I minerali silicatici. I fillosilicati argillosi. Minerali non silicatici: ossidi, carbonati, fosfati, solfuri, solfati. Degradazione fisica e alterazione chimica dei minerali. 

La sostanza organica. Origini e costituzione della sostanza organica. Gli organismi del suolo e la biomassa microbica. Le sostanze umiche. Cenni al ciclo del carbonio. Determinazione della sostanza organica del suolo

Le proprietà chimiche del suolo. I colloidi del suolo. Lo scambio cationico. Reazioni di adsorbimento e desorbimento. Il potere tampone. Il pH e la sua regolazione. Suoli acidi e suoli alcalini. L'Eh e la sua regolazione. Suoli sommersi. Determinazione della capacità di scambio cationica, del pH, del P assimilabile. 

Interazione suolo-pianta. La soluzione del suolo. Composizione chimica e mobilità dei nutrienti. Il suolo rizosferico.

Il ciclo biogeochimico di alcuni elementi. Elementi macronutritivi. Azoto. Fosforo. Microelementi. Elementi contaminati.

Esercitazioni in laboratorio. Preparazione del campione. Determinazione della tessitura apparente; determinazione di: pH, C organico, N totale, capacità di scambio cationico. Estrazione della sostanza organica.

Nota: a causa dell'emergenza COVID-19, parte delle lezioni potrebbero essere svolte in modalità telematica

 

 

The course belongs to the environment learning area.

Introduction. Soil as a natural compartment and its environmental role. Soil description. Solid, liquid and gas phases; elemental composition. Factors of soil formation.

Soil physic properties. Texture, structure, density, porosity, color, thermal capacity. Methos to determine the main soil physic properties.

Soil mineral components.  Rocks. Silicate minerals. Phyllosilicates in the clay fraction. Non-silicate minerals: oxides, carbonates, phosphates, sulfides, sulfates. Physical degradation and chemical alteration of minerals.

Soil organic matter. Sources and composition of soil organic matter. Soil organisms and microbial biomass. Humic substances. Carbon cycling. Soil organic matter determiantion.

Soil physico-chemical properties. Soil colloids. Cation exchange. Adsorption-desorption reactions. Buffer capacity. Soil pH and its regulation. Soil Eh and its regulation. Acid and alkaline soils. Submerged soils. Methods to determine soil cation exchange capacity, soil pH, soil available P.

Soil solution. Chemical composition of soil solution and nutrient mobility in soil. Soil in the rizosphere.

Biogeochemical cycling of selected elements. Nutrient availability. Nitrogen, phosphorus, sulfur  and potassium cycling. Micronutrients. Contaminants.

Laboratory practice. Sample preparation. Determination of soil texture. Determination of soil pH, organic C, total N, cation exchange capacity. Organic matter extraction.

Note: due to the COVID-19 emergency the laboratory practices could be changed to a different activity

Testi consigliati e bibliografia

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E' consigliato il seguente testo di base:

P. Sequi, C. Ciavatta, T. Miano - Fondamenti di Chimica del suolo. Bologna, Pàtron Editore (2017).

Oppure: P. Violante -Chimica e fertilità del suolo. Edagricole (2013) [precedente edizione: P. Violante -Chimica del Suolo e della nutrizione delle Piante. Edagricole (2002)]

Oppure: G. Sposito - The chemistry of soils. Oxford University Press (2008)

 

Reference book: P. Sequi, C. Ciavatta, T. Miano - Fondamenti di Chimica del suolo. Bologna, Pàtron Editore (2017).

or, alternatively: P. Violante -Chimica e fertilità del suolo. Edagricole (2013) [previous edition: P. Violante -Chimica del Suolo e della nutrizione delle Piante. Edagricole (2002)]

or: P. Sequi - Fondamenti di Chimica del suolo. Pàtron (2005).

or: G. Sposito - The chemistry of soils. Oxford University Press (2008)



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Note

 Il materiale didattico sarà reso disponibile sul sito Campusnet del DISAFA all'inizio delle lezioni. Sono possibili piccole modifiche in itinere del materiale precedentemente caricato, anche su richiesta degli studenti.

E-books: non sono al momento disponibili e-books per questo insegnamento. E' in atto a questo proposito una contrattazione con gli editori. Gli aggiornamenti saranno pubblicati quando disponibili.

 

 The slides will be available on the website Campusnet, DISAFA at the beginning of the lessons. Some modification during the course of the previously uploaded material, also after students' requests

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Ultimo aggiornamento: 29/09/2020 16:42
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