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Dal Ferro, Nicola (2012) Investigating the effects of SOC on soil structure: three-dimensional visualisation and modelling. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

The quantification of soil structure is primordial to determine the effects of management
practices on soil environment. Soil structure is influenced by soil organic carbon content
(SOC), which is usually recognised as one of the main indicator of soil fertility as it
improves structure stability. Complex interactions link the soil structure and SOC that
acts as a binding agent promoting aggregation.
Several studies focussed on SOC dynamics and the relationship with soil aggregate
microporosity, which is usually considered as a surrogate of the soil matrix complexity,
neglecting the soil macropores outside aggregates. Therefore, the measures made at
aggregate scale form only a small part of the important and complex properties of soil.
Accordingly, it is important to quantify the effects that SOC exerts both is soil
aggregates and undisturbed cores.
The general aim of this work is to study the effects of different fertilisations (organic,
mineral and mixed) applied to continuous maize by means of a long-term experiment
established in 1962 in north-eastern Italy, analysing both small aggregates (few mm) and
undisturbed soil cores (5 cm diameter, 6 cm length) with innovative three-dimensional
techniques. The thesis is structured in five chapters. The first one is a review of the soil
structure-SOC interactions and innovative three-dimensional methods involved in soil
structure quantification. The second chapter analyses the effects of SOC and its humic
fraction on the mechanisms of aggregate breakdown and improves upon the knowledge
of aggregate structural properties. The third chapter compares and combines mercury
intrusion porosimetry (MIP) and X-ray computer assisted microtomography (micro-CT)
for characterising the soil structure. The fourth chapter analyses the 3D soil structure of
undisturbed soil cores and the effects of SOC. The final chapter presents the general
conclusions of the work.

Abstract (italiano)

La quantificazione della struttura del suolo è di primaria importanza per determinare gli
effetti di diverse pratiche colturali sul terreno. La struttura è influenzata dal contenuto di
carbonio organico (SOC), il quale è ampiamente identificato come il principale
indicatore della fertilità del suolo, anche grazie alle sua attitudine di migliorarne la
struttura fisica. Le interazioni che legano la struttura al SOC sono complesse e
principalmente legate alla capacità di agire come agente aggregante tra le particelle che
compongono la matrice del suolo.
Molti studi si sono concentrati sulle dinamiche che legano il SOC e la microporosità degli
aggregati (che è riconosciuta come un surrogato della complessa struttura del suolo)
trascurando, in questo modo, la macroporosità, la quale non è individuabile in campioni
di piccole dimensioni. Le misure fatte a scala di aggregato, perciò, ricoprono solo una
parte delle importanti e complesse proprietà di un suolo. Di conseguenza è importante
valutare l’effetto che esercita il SOC sia in piccoli aggregati che in campioni
indisturbati.
L’obiettivo generale di questo lavoro è valutare gli effetti di diversi regimi di fertilizzazione
(organica, minerale e mista) in una prova di lungo periodo, iniziata nel 1962, gestita
secondo una monosuccessione di mais. Sono stati analizzati sia aggregati di piccole
dimensioni (pochi mm), che campioni indisturbati (5 cm di diametro, 6 cm di altezza),
con innovative tecniche tridimensionali. La tesi è strutturata in cinque capitoli: il primo è
una review sulle interazioni struttura del suolo-SOC e sulle tecniche tridimensionali
utilizzate per la quantificazione della struttura. Il secondo capitolo analizza gli effetti del
SOC e delle frazioni umiche sulla stabilità di struttura degli aggregati, individuando
inoltre un nuovo meccanismo, legato alla diversa distribuzione della porosità, finora non
considerato. Il terzo capitolo confronta e combina la porosimetria a intrusione di
mercurio e la microtomografia a raggi X per la caratterizzazione della struttura. Il quarto
capitolo analizza tridimensionalmente la struttura di campioni indisturbati e gli effetti
del SOC sulla struttura stessa. Infine, l’ultimo capitolo riporta le conclusioni generali del
lavoro.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Morari, Francesco
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 24 > Scuole 24 > SCIENZE DELLE PRODUZIONI VEGETALI > AGRONOMIA AMBIENTALE
Data di deposito della tesi:11 Gennaio 2012
Anno di Pubblicazione:31 Gennaio 2012
Informazioni aggiuntive:La tesi è stata valutata secondo gli standard previsti dal Dottorato Europeo.
Parole chiave (italiano / inglese):Soil structure; Pore size distribution; Long-term experiment; X-ray microtomography; 3D image analysis; Organic Carbon; Modelling; Aggregate stability;
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee
Struttura di riferimento:Dipartimenti > pre 2012 - Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali
Codice ID:4357
Depositato il:05 Nov 2012 12:31
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Versioni disponibili di questo documento

  • Investigating the effects of SOC on soil structure: three-dimensional visualisation and modelling. (deposited 05 Nov 2012 12:31) [Attualmente visualizzato]

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