FERTILIZZANTI
FERTILIZZANTI
(v. concimi, XI, p. 69; App. I, p. 455:; fertilizzanti, App. II, I, p. 929; III, I, p. 606; IV, I, p. 781)
Va anzitutto ricordato che con il termine f. s'intende qualsiasi materiale, organico o inorganico, naturale o sintetico, che, per il suo contenuto in elementi nutritivi o per le sue peculiari caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche, contribuisce al nutrimento delle specie vegetali coltivate e/o al miglioramento della fertilità del terreno agrario, ivi incluse le proprietà chimico-fisiche e fisico-meccaniche quali pH, struttura, aerazione e permeabilità. Il termine f. è perciò termine generale nel quale possono essere incluse sostanze con finalità applicative essenzialmente diverse quali concimi, ammendanti e correttivi.
Concimi. − Per concime s'intende, in particolare, un materiale contenente almeno uno degli elementi principali della fertilità in quantità nota e certificata, in una forma o in forme assimilabili dalle piante, capace di fornire alle colture gli elementi indispensabili per lo svolgimento del loro ciclo vegetativo e riproduttivo. Per quanto concerne l'uso dei concimi va osservato che nell'ultimo decennio si è riscontrato un notevole incremento dei consumi nei paesi emergenti, mentre in paesi a tecnologia avanzata si è assistito a una stabilizzazione dei livelli impiegati, specie per fosforo e potassio (tab. 1).
Nella terminologia comune i concimi si distinguono in naturali e sintetici, minerali, organici e organo-minerali. I concimi organici, minerali e organo-minerali devono i loro nomi alla presenza in essi di costituenti di natura organica, inorganica oppure mista. Quelli preparati dall'industria chimica o sintetici si classificano poi in solidi e liquidi; i solidi in semplici e composti, se contengono rispettivamente uno o più elementi fertilizzanti, e i liquidi in chiari e in sospensione. Per titolo di un concime s'intende la percentuale in peso di uno o più elementi principali fertilizzanti contenuti nel prodotto, riferita al ''tal quale'', cioè al peso del prodotto così come viene commercializzato, ed espressa nell'ordine come N, P2O5, K2O.
Correttivi. − Tra i correttivi sono incluse le sostanze minerali in grado di modificare le proprietà chimico-fisiche del suolo e in particolare il suo grado di saturazione basica. Poiché nei terreni agrari normali il catione più rappresentativo è il calcio, i correttivi sono generalmente prodotti naturali costituiti da calcare, dolomite, gesso, calce viva o spenta, oppure sottoprodotti calcarei provenienti da varie industrie (calce di defecazione degli zuccherifici, scorie Thomas, ecc.).
Ammendanti. − Il termine ammendante, che rientra in quello più generale di f., è riservato a tutti quei materiali idonei a migliorare le proprietà fisico-meccaniche del terreno, come la porosità, l'aerazione e la permeabilità, attraverso una opportuna modificazione della sua struttura, intesa come stato di aggregazione tra particelle eterogenee, minerali e organiche. L'efficacia di tali ammendanti risulta evidente solo a dosi d'impiego molto elevate, e i vantaggi economici che ne derivano sono spesso molto limitati.
La sostanza organica in generale, specie quella in via di trasformazione o di umidificazione, origina prodotti che agiscono da eccellenti cementi di particelle minerali. In passato il letame ha assolto ottimamente alla funzione di ammendante del terreno perché, oltre a una certa quantità di elementi fertilizzanti, vi apporta modificazioni fisico-meccaniche e microbiologiche importantissime, che i concimi minerali non manifestano. L'impiego della sostanza organica come attivatrice degli equilibri naturali del terreno trova la sua massima espressione sia nei terreni sabbiosi, incoerenti, sia in quelli fortemente argillosi e compatti, poiché impartisce ai primi la capacità di assorbire e trattenere l'acqua, ai secondi permeabilità e drenaggio migliori.
Tutte le matrici organiche di origine biologica, sia vegetale che animale, e molti concimi naturali esplicano il ruolo di ammendante. Anche il cosiddetto sovescio, cioè la pratica dell'interramento della materia vegetale fresca, nota fin dalla più remota antichità, costituisce un intervento ammendante.
Fertilizzanti e tutela ambientale. − Negli ultimi trent'anni l'incremento nel consumo dei f. e il cambiamento dei rapporti tra i vari elementi nutritivi a vantaggio dell'azoto ha posto alla considerazione di agronomi, chimici agrari ed ecologi il problema del rapporto agricoltura-ambiente. Un primo impatto negativo è connesso all'uso massiccio di prodotti chimici, che si riflette nell'inquinamento delle falde freatiche; un secondo impatto si ha a livello energetico, in quanto il crescente ricorso ai concimi minerali ha reso il bilancio delle diverse produzioni agricole sempre meno positivo.
L'eccesso non utilizzato di concimi inorganici e la mancata restituzione di sostanza organica al suolo stanno provocando una costante degradazione quantitativa e qualitativa delle sostanze umiche. Ciò ha provocato ripercussioni sui meccanismi di conservazione, diffusione e assorbimento degli elementi nutritivi, imponendo un incremento delle dosi di concimi minerali e determinando quindi un sinergismo negativo tra degradazione del terreno e carico ambientale di fertilizzanti. La diminuzione del contenuto di sostanza organica del suolo ha verosimilmente ridotto alcune sue capacità importanti per la tutela dell'ambiente, oltre che per le sue utilizzazioni agricole.
In considerazione di tali limitazioni si ritiene che l'apporto di sostanza organica al suolo, da sola o in associazione a concimi minerali, possa, attraverso il ripristino del ciclo del carbonio, costituire un mezzo per contenere l'eutrofizzazione delle acque evitando l'eccessiva dispersione nell'ambiente degli elementi fertilizzanti tra cui, in particolare, azoto e fosforo. Mentre le perdite di azoto nel terreno sono dovute prevalentemente al dilavamento della sua forma solubile, quella nitrica, le perdite di fosforo sono invece connesse ai processi di erosione laminare, che si manifestano nell'asportazione di materiali terrosi in modo pressoché uniforme da tutta la superficie del suolo e per i quali il fattore dominante è rappresentato dalla conformazione topografica dell'area presa in considerazione.
Un aspetto di grande rilievo nella nutrizione azotata è lo studio e l'impiego di nuove tecnologie miranti a ridurre il consumo dei concimi azotati e fosfatici attraverso una migliore utilizzazione di tali elementi. In tale ottica si sono delineate alcune linee d'intervento che fanno perno sulla ottimizzazione delle produzioni in vista di contenere il più possibile effetti ambientali indesiderati, senza però che l'agricoltura debba rinunciare a svolgere un'adeguata attività produttiva.
Così per es. l'introduzione di nuovi f. a lento rilascio, l'impiego di prodotti inibenti il processo naturale di nitrificazione, il recupero di risorse attraverso la trasformazione di biomasse o di sottoprodotti organici naturali, costituiscono mezzi tecnici innovativi che, impiegati in modo adeguato, rappresentano, oltre che uno sforzo volto a razionalizzare le concimazioni, anche un importante strumento di difesa ambientale.
I concimi a lenta cessione, che cedono gradualmente gli elementi nutritivi alla coltura nel corso di una o più stagioni di crescita, hanno da sempre polarizzato l'interesse di tecnologi e agronomi. A questi f. vengono riconosciuti i vantaggi seguenti: una migliore utilizzazione dei principi nutritivi da parte delle piante; una riduzione delle perdite per dilavamento, erosione, fissazione o decomposizione; un più ridotto costo di distribuzione dovuto al minor numero di applicazioni; un risparmio sul consumo di f. che consente nel contempo di evitare ustioni alla vegetazione o danni alle plantule.
Tra i f. fosfatici a lenta cessione, oltre alla roccia fosfatica macinata, sono in uso i minerali a base di fosfato di alluminio calcinato, le scorie basiche (scorie Thomas), il fosfato Renania e i metafosfati di calcio e di potassio, i quali ultimi sono più propriamente dei polifosfati. Il costo elevato di taluni di questi prodotti ha indirizzato la scelta d'impiego verso materiali insolubili o leggermente solubili, che danno certamente risultati agronomici inferiori particolarmente nel primo anno di applicazione, ma che, oltre a essere più economici, sono di più sicuro impiego specie nella concimazione localizzata. D'altra parte è noto che i fosfati solubili reagiscono rapidamente con il suolo per trasformarsi in prodotti relativamente insolubili e quindi in f. a lenta cessione.
Lo sforzo maggiore realizzato dall'industria è stato compiuto nell'aumentare la velocità di cessione degli elementi nutritivi presenti in prodotti poco solubili o nel rallentare la velocità di dissoluzione di composti solubili. La necessità di disporre di f. azotati a lenta cessione è comunque molto più sentita che per i f. fosfatici e potassici. A differenza di questi, infatti, per i quali i vantaggi possono manifestarsi a lungo termine e per colture impiantate in anni successivi a quelle di applicazione del concime, l'azoto fertilizzante va generalmente soggetto a perdite per dilavamento e volatilizzazione, che ne riducono considerevolmente l'utilizzazione a livelli che raramente superano il 50%. Per realizzare l'obiettivo di mettere a disposizione della pianta l'azoto necessario durante l'intero ciclo vegetativo sono stati preparati tre gruppi di composti.
Al primo gruppo appartengono composti poco solubili in acqua, ottenuti per condensazione di urea con un'aldeide come l'isobutilendiurea (IBDU) o la crotonilidendiurea (CDU), concettualmente analoghi all'urea-form che però, a differenza dei precedenti, non ha una composizione chimica ben definita contenendo catene a diversa lunghezza. Per questi concimi la velocità di cessione dell'azoto dipende dall'attacco microbiologico e/o dall'idrolisi, che a loro volta dipendono dalla solubilità e dalla grandezza delle particelle.
Un secondo gruppo di f. azotati a lenta cessione comprende il solfato di guanilurea (GUS) e il fosfato di guanilurea (GUP). Al contrario del gruppo precedente questi composti sono completamente solubili in acqua, ma sono trattenuti dai colloidi del terreno e la cessione dell'azoto in essi contenuto avviene più rapidamente in ambiente anaerobico che in quello aerobico. Il loro impiego è pertanto più conveniente in risaia.
Il terzo gruppo, infine, comprende f. a cessione controllata ottenuti rivestendo composti solubili con film plastici, resine, cere, materiali asfaltici, che costituiscono una barriera atta a rallentare il contatto del principio nutritivo con la fase liquida del terreno e a impedirne una troppo veloce solubilizzazione. Tra questi prodotti il più noto e il più diffuso è l'urea rivestita di zolfo. Tra i prodotti che mostrano promettenti caratteristiche come f. azotati a lenta cessione è il caso di ricordare l'ossammide, che è la diammide dell'acido ossalico, l'ammelina e l'ammelide che sono rispettivamente la monoammide e la diammide dell'acido cianurico. Anche il fosfato ammonico magnesiaco a titolo 8-40-0 è un f. fosfo-azotato, la cui velocità di dissoluzione è controllata dalla dimensione e dalla durezza dei granuli.
Comunque il problema della scarsa utilizzazione dell'azoto applicato con i concimi non è ancora stato risolto e acquista sempre maggiore importanza perché provoca, sia pure indirettamente, una dissipazione di risorse energetiche e porta a fenomeni di inquinamento delle falde e di eutrofizzazione dei corsi d'acqua superficiali. L'obiettivo di avere dai f. ammoniacali una trasformazione graduale dell'azoto in essi contenuto è stato affrontato mediante l'impiego di ritardanti la nitrificazione dello ione ammonio. Tra di essi i più importanti sono la potassio azide, la tiourea, il solfotiazolo, il sodiodietilditiocarbammato, la diciandiammide, la 2-cloro-6-triclorometilpiridina. Quest'ultimo è il più diffuso ed è più noto con il nome di N-Serve, nome sotto il quale viene commercializzato dalla Dow Chemical Company.
In linea di principio un inibitore di nitrificazione è utile solamente quando le condizioni climatiche favoriscono elevate perdite di azoto dal terreno. Tali condizioni sono rappresentate da elevata piovosità o abbondanti irrigazioni, terreni a tessitura grossolana o sciolta e con un pH compreso nell'intervallo in cui la nitrificazione avviene facilmente.
Bibl.: E. Mariani, Chimica applicata e industriale, Torino 1972; FAO, Fertilizer Yearbook, Lanham 1987; P. Sequi, Chimica del suolo, Bologna 1989.
Produzione e commercio. - La produzione mondiale di f. ha confermato negli ultimi anni le principali tendenze manifestatesi nel corso degli anni Sessanta e i primi anni Settanta. Malgrado la virulenza della crisi che ha investito il settore petrolifero e la rilevante dipendenza da quest'ultimo sia per l'approvvigionamento di materia prima, sia per la disponibilità dell'energia necessaria, la produzione di f. ha fatto registrare un trend di crescita altrettanto sostenuto che nel passato, e ciò sebbene si sia sviluppata nell'opinione pubblica mondiale la consapevolezza dei rischi per la salvaguardia ambientale e la salute pubblica, connessi a un uso elevato e indiscriminato di fertilizzanti. Consapevolezza che ha condotto, almeno nei paesi industrializzati più soggetti al rischio ambientale, alla tendenziale riduzione dei consumi per unità di superficie agricola e a un impiego più mirato.
Dal confronto degli anni 1980-89 (tab. 2) risultava incrementata del 40% la produzione di f. azotati (tasso medio annuo del 4,5%), del 14% la produzione di f. fosfatici (1,6% annuo) e del 9% la produzione di f. potassici (1% annuo) e confermata la tendenza alla preferenza dei f. azotati, giacché in termini di unità fertilizzanti questi rappresentavano ancora nel 1989 più del 50% del totale.
Il sostenuto ritmo di crescita della domanda mondiale di f., cui ha fatto riscontro un'adeguata dilatazione dell'offerta, pure in presenza delle accennate difficoltà connesse ai rincari petroliferi, si comprende e si giustifica con la fondamentale necessità di tali prodotti per lo sviluppo quantitativo e qualitativo della produzione agricola nel Terzo Mondo, dove l'impiego di f. artificiali deve necessariamente sostituirsi alla concimazione naturale d'origine biologica, con la sola eccezione di quei paesi, quali Chile e Filippine, che hanno grande disponibilità di guano. In ragione di ciò ha trovato conferma e anzi è risultata amplificata la tendenza, già manifestatasi negli anni passati, al decentramento della produzione di f. verso alcuni paesi in via di sviluppo − segnatamente quelli ad alta densità demografica − dove sono stati realizzati sforzi produttivi notevoli, soprattutto nel campo dei f. azotati che trovano largo impiego nelle colture cerealicole, tipiche di quei contesti geografici.
Il quadro produttivo generale dei f. azotati nel 1989 risultava, pertanto, caratterizzato da un modesto arretramento quantitativo dei paesi industrializzati dell'Occidente e da un complessivo equilibrio tra questi, i paesi a economia pianificata e quelli del Terzo Mondo.
Il primato produttivo, già appartenuto agli USA − nel 1989 terzo produttore mondiale −, passava all'URSS cui si affiancava, con un incremento notevole, la Cina. Al quarto posto si collocava l'India e al quinto il Canada, con incrementi altrettanto notevoli. Tali cinque paesi primi produttori, che coprono oltre la metà della produzione totale, non producono sensibili quantità di f. composti, a differenza di quanto accade nei paesi europei occidentali, dove invece, per la particolare caratterizzazione policolturale dell'agricoltura, tali prodotti sono nettamente prevalenti.
Nel campo dei f. fosfatici, a differenza di quelli azotati, risulta ancora netta la predominanza dei paesi a economia avanzata, e anche la concentrazione produttiva resta elevata (nel 1989, i primi quattro produttori − nell'ordine, USA, URSS, Cina e Marocco − assommavano il 74% del totale mondiale). Anche in questo caso, il principio fertilizzante è prodotto singolarmente nell'ex URSS, negli USA e in Cina, mentre è prevalente in composti nella produzione dei paesi europei. Nei paesi dell'ex URSS, in particolare, la produzione di f. fosfatici è totalmente rappresentata dai superfosfati (caratteristica questa che si ripete per tutti i paesi dell'area ex comunista), mentre in Occidente tale prodotto appare in netto declino.
Per quanto concerne infine i f. potassici, la produzione risulta ancora più concentrata che per gli altri principi fertilizzanti: essa ha valori significativi in pochissimi paesi. Nel 1989 i primi due produttori (URSS e Canada) ne rappresentavano oltre la metà. In particolare, i più significativi avanzamenti erano stati realizzati dall'URSS mentre USA, Canada e Francia registravano un certo arretramento quantitativo.
Con riguardo al commercio internazionale di f., occorre evidenziare come si registri un interscambio molto sostenuto malgrado si sia accresciuta la capacità produttiva di alcuni paesi del Terzo Mondo, tradizionalmente importatori di rilevanti quantitativi. Contribuiscono a ciò diversi fattori: una più cospicua partecipazione alle transazioni dei paesi a economia avanzata; la notevole concentrazione produttiva dei f. fosfatici e potassici, i quali costituiscono la gran parte del movimento commerciale; il più ampio ventaglio di paesi in via di sviluppo che ricorrono alla fertilizzazione chimica nelle pratiche agricole adottate.
Nel 1989, la quantità di f. commercializzati è risultata essere pari a oltre il 50% della produzione. Di tale quantitativo, nell'ambito dei paesi a economia avanzata, solo sette paesi coprono circa i sette decimi delle esportazioni mondiali, mentre analoga percentuale è raggiunta dalla importazione di una quindicina di paesi. Un ruolo fondamentale, sia per l'export che per l'import, è esercitato dagli USA i quali acquistano f. potassici dal Canada e f. composti da alcuni paesi della CEE, tra cui emergono quelli del Benelux. Le vendite statunitensi, a loro volta, si indirizzano verso i principali paesi dell'Europa occidentale e il Canada ma, soprattutto, provvedono a soddisfare la domanda nipponica e quella di alcuni paesi con particolari vincoli di allenza politica: Pakistan e Thailandia in Asia, Brasile e Argentina nell'America latina. La produzione sovietica e quelle più specializzate dell'Europa orientale erano destinate a un commercio esclusivo nell'area dell'ex Comecon; secondo esportatore mondiale risultava essere il Canada, la cui produzione di f. potassici alimenta flussi diretti in larga prevalenza verso i paesi europei e il Giappone.