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Piccole particelle di argilla, ghiaia, sabbia o limo sono chiamate colloidi. Le piante assorbono i loro nutrienti dai minerali disciolti nell'acqua e nel suolo. I nutrienti che hanno cariche ionizzate positive, o molecole chiamate "cationi", sono attratti dalla superficie di carica negativa dei colloidi. La quantità e la dimensione dei colloidi nel suolo determinano la loro capacità di attrarre e mantenere i nutrienti per le piante.
Di base
I nutrienti carichi di cationi positivi, alla ricerca di uno stato elettrico neutro, aderiscono o si attaccano alle superfici colloidali negative. Le piante richiedono sia i nutrienti assorbiti dalla superficie colloidale sia l'aria e l'acqua negli spazi intorno a loro.
La superficie dei colloidi larghi e sciolti è inferiore a quella dei piccoli colloidi accumulati molto vicini tra loro. La sabbia molto ruvida ha 90 colloidi o particelle per grammo; il grezzo ne ha 720; la sabbia media ne ha 5.700; la multa di 46.000; il magrissimo 722.000; il fango ha 5.780.000 e l'argilla ha 90.300.000. 450 grammi di sabbia ruvida hanno una superficie 1.000 volte inferiore a 450 grammi di argilla. L'azienda americana Biogrow stima che uno strato di argilla profondo 15 cm che copre 4.050 metri quadrati abbia una superficie pari a 285.000 chilometri quadrati, praticamente la dimensione dello stato del Rio Grande do Sul.
Fertilità del terreno
La fertilità del suolo è misurata dalla sua capacità di scambio cationico (CTC), cioè la capacità dei cationi di aderire alla superficie dei colloidi. I terreni fertili hanno tassi CTC elevati; i più poveri hanno un CTC basso. Calcio, magnesio, potassio e sodio sono tra i cationi che si trovano comunemente nel terreno. La pioggia e il caldo possono contaminare questi nutrienti nei terreni tropicali e subtropicali, aumentando l'acidità e diminuendo la fertilità.
Proprietà del suolo
Poiché i cationi positivi sono attratti dalla superficie colloidale negativa, maggiore è la superficie colloidale di un terreno, più si attaccherà. La sabbia, che ha meno colloidi più grandi, è sciolta e facile da coltivare. L'argilla, che ha numerosi colloidi più piccoli, è densa e più difficile da mantenere.
Acqua e aria
L'acqua, che trasporta i nutrienti di cui le piante hanno bisogno per la crescita, forma uno strato sottile sulle particelle del suolo. Maggiore è la superficie colloidale nel terreno, maggiore è la quantità di acqua che il terreno tratterrà. Poiché l'argilla ha diversi piccoli colloidi con una grande superficie totale, tratterrà più acqua della sabbia, che ha colloidi sempre più piccoli, presentando una superficie totale più piccola. I terreni argillosi pesanti con la sostanza compattata possono bloccare l'acqua e l'aria di cui le piante hanno bisogno.
Microrganismi
I microrganismi che contribuiscono alla fertilità del suolo sono necessari per una crescita vigorosa delle piante, si sviluppano e formano colonie nelle particelle del suolo. I terreni con una superficie elevata sopra i colloidi accumulati hanno più spazi in cui questi organismi possono crescere. Pertanto, il terreno denso e con piccoli colloidi è più fertile del terreno sabbioso, con grandi colloidi sciolti.