Uno studio analizzando il comportamento dei terreni lavorati con strumenti in uso tra i sismologi conclude che l’aratura danneggia i suoli agricoli

Un gruppo di ricerca internazionale, a cui han preso parte studiosi dell’Università della città di Washington e dell’Accademia cinese delle Scienze, che ne riferiscono i risultati in una serie di comunicati di ricerca, ha esaminato l'impatto della lavorazione del suolo e quindi dell'aratura sull'umidità e sulla ritenzione idrica, utilizzando metodi normalmente in uso tra i sismologi.

I ricercatori che hanno condotto questo studio, sapendo che i cavi in fibra ottica sono sensibili a minime variazioni della tensione e che, per tale motivo, sono utilizzati come sensori acustici per misurare la velocità di diffusione nel suolo delle onde sonore prodotte dai terremoti hanno pensato di utilizzarli per osservazioni/misurazioni remote delle onde sonore (vibrazioni), prodotte dal movimento dell’acqua e del suolo, dopo la sua disgregazione conseguente alle lavorazioni agricole. In entrambi i casi la diffusione nel suolo delle onde sismiche (dette onde di taglio) risulta influenzata dall’umidità del terreno (diminuisce al suo aumentare), dalla porosità e quindi dalla struttura e dalla tessitura. La prova effettuata aveva quindi le caratteristiche di una “proof-of-concept”, cioè di una dimostrazione concettuale dell’utilità sperimentale di tale nuovo dispositivo, in valutazioni di natura agronomica.

Tale ricerca, a cui hanno partecipato scienziati di dipartimenti di geologia dell’Università di Washington e dell’Accademia cinese delle Scienze, è stata pubblicata nel numero del 19 marzo 2026 della rivista Science.

Durante l’esperimento condotto, cavi in fibra ottica sono stati posizionati al margine di 27 appezzamenti di una fattoria sperimentale nel Regno Unito, associata alla facoltà di scienze agrarie dell’università britannica “Harper-Adams”. L’appezzamento sperimentale era stato diviso in file, nelle quali era stata effettuata una stessa coltivazione per oltre due decenni. In alcune file non era stata effettuata alcuna lavorazione del suolo, in altre il suolo era stato lavorato a profondità rispettivamente di 10 e 25 centimetri. Erano state effettuate quantità diverse di lavorazioni, con conseguenti variabili livelli di frammentazione della massa del suolo e poi applicati differenti livelli di compattazione, in seguito al transito più o meno frequente di mezzi agricoli, collegato alle attività colturali effettuate.

I ricercatori, che hanno condotto questo studio, riferiscono di aver analizzato l’effetto delle lavorazioni del terreno e di diversi livelli di compattamento, prodotto modulando la pressione dei pneumatici del trattore e di aver poi determinato, tramite i cavi di fibra ottica, il movimento della massa del terreno. Contemporaneamente hanno monitorato il movimento dell'acqua nel suolo.

Ordinariamente la circolazione di aria e acqua lungo il profilo del suolo avviene per presenza di pori di grandi dimensioni (macroporosità) e, in parte, di scheletro (sassi e pietre), mentre l’accumulo prolungato di acqua dipende dalla presenza di residui organici in decomposizione e, particolarmente nei terreni a tessitura (granulometria) più fine non compattati, dipende da fenomeni di capillarità, dovuti a una fitta microporosità, che costituisce stretti canali in cui la tensione superficiale prevale sulla percolazione (forza di gravità) tipica della macro-porosità.
In conseguenza di ciò, dopo una forte pioggia, un appezzamento di terreno, al risultare saturate sia la macro che la microporosità, raggiunge la “Capacità idrica massima”. Al successivo percolare dell’acqua nel sottosuolo, la macroporosità si svuota e vi entra aria, essenziale per la respirazione delle piante e le reazioni chimiche del terreno. Quando resta satura solo la microporosità ci troviamo in corrispondenza della “capacità di campo”, che rappresenta la massima quantità di acqua immagazinabile, che poi viene molto gradualmente ceduta.

Quanto sopra dettagliato è il contesto in cui è stato compiuto lo studio utilizzante cavi di fibra ottica, i cui obiettivi l'autrice senior Marine Denolle ha così spiegato: "Volevamo scoprire se strumenti sismici potessero essere utilizzati per capire come il suolo — sotto un regime di trattamento diverso — risponderebbe alla variabilità ambientale". Marine Denolle è professoressa associata di Scienze della Terra e dello Spazio all'Università di Washington (Geologia).

I ricercatori hanno rivestito i 27 appezzamenti sperimentali con cavi di fibra ottica. Hanno poi raccolto dati continui sul movimento del terreno per 40 ore e li hanno combinati con i dati meteorologici dello stesso periodo, durante il quale si erano verificate piogge leggere o moderate e temperature miti.

Come ha detto Qibin Shi dell’Istituto di Geologia e Geofisica dell'Accademia Cinese delle Scienze, che è stata autrice principale ed ex ricercatrice di post-dottorato in scienze della Terra e dello spazio all'Università di Washington: “Abbiamo osservato la vibrazione naturale del terreno e abbiamo scoperto che è davvero sensibile ai fattori ambientali, inclusa la precipitazione”.

I ricercatori hanno studiato il modo in cui ciascuna tecnica di coltivazione influenzava la risposta del suolo alle precipitazioni, confrontando la variazione della velocità sismica tra i diversi siti di studio. In tale ambito il dottor Shi ha sviluppato vari modelli, per elaborare i dati e aiutare a comprendere la velocità sismica in termini di umidità del suolo.

I ricercatori statunitensi sostengono che, attraverso l’uso del suddetto dispositivo di rilevamento della velocità del suono nel terreno, essi hanno anche ricavato importanti indicazioni sulla non sostenibilità dell’aratura del terreno e in particolare che in terreni fortemente coltivati le precipitazioni tendono ad accumularsi vicino alla superficie per poi evaporare rapidamente alla luce del sole, lasciando gli strati di suolo più profondi asciutti. A loro dire l'aratura frequente o il traffico pesante di trattori non solo disturbano la struttura del suolo, ma ne riducono la capacità di aiutare le colture a resistere alle inondazioni ed alla siccità. In particolare viene affermato che l’aratura anziché permettere all'acqua di raggiungere le radici delle piante, rompe la microporosità del suolo, facendo sì che la pioggia si accumuli in superficie e formi una crosta fangosa.

Ciò è in parte riassunto dalle parole di span class="author-lnk-style">David Montgomery, professore di Scienze della Terra e dello Spazio all'Università del Washington e coautore dello studio "Questo studio offre una spiegazione chiara del perché il processo di lavorazione del terreno, una delle più antiche attività agricole dell'umanità, modifichi la struttura del suolo, con modalità che influenzano il modo in cui absorbe l'acqua".

I ricercatori, senza alcun chiaro riferimento alle caratteristiche fisiche del terreno del sito di sperimentazione (che ne influenzano le proprietà) hanno concluso che i suoli “non disturbati” (dalle lavorazioni) agirebbero come ‘filtri naturali efficienti’, mantenendo connettività dei pori e infiltrazione profonda. Cioè l’infiltrazione dell’acqua del terreno e suo immagazzinamento, circostanza che ostacola la diffusione delle onde di taglio è stata associata al solo fatto che i terreni del campioni di studio non fossero stati lavorati, più che alle caratteristiche fisiche di tali terreni.

Ma (circostanza segnalata solo nelle note all’articolo) le prove sono state condotte su un terreno franco-sabbioso, cioè con tessitura più grossa di un terreno argilloso, per prevalenza della sabbia sull’argilla: tale circostanza di per sé agevola lo sgrondo dell’acqua anche in terreni non lavorati!
L’obiettivo della lavorazione dei terreni agricoli (che gli autori di questo studio contestano) è di consentire a suoli a granulometria più fine (argillosi, o tendenzialmente tali) di formare artificialmente quella macro-porosità che nei terreni sabbiosi è naturalmente presente. Non c’è quindi bisogno di dire che i terreni sabbiosi, come quelli del sito di questo esperimento, necessitino di minori lavorazioni e si possa tranquillamente evitare di farle. Ma la stessa cosa non vale per terreni più argillosi.

Il fatto che gli autori parlando di “end-members” (sabbiosi ed argillosi) lascino intendere di aver simulato una condizione reale classificando 27 appezzamenti di un terreno franco-sabbioso in un range che va da massimo contenuto di sabbia a massimo contenuto di argilla evidenzia che essi abbiano scarsa consapevolezza dell’effetto della tessitura sulle caratteristiche fisiche e chimiche del suolo: gli appezzamenti più argillosi di un stesso terreno franco sabbioso non possono che essere solo un po' meno sabbiosi!

Conseguentemente quand’anche fosse corretto correlare la maggio/minor diffusione delle onde sonore di taglio con le lavorazioni del suolo, ai fini di definire il motivo della maggiore o minore infiltrazione dell’acqua, essa riguarderebbe terreni non molto differenti tra loro e nei quali le lavorazioni non sono così necessarie, come in quelli argillosi. In tale contesto è sicuramente consigliabile applicare tecniche di agricoltura conservativa, come la non lavorazione (sod-seeding), o la lavorazione minima. Non altrettanto si può dire per terreni realmente argillosi!

Anche la sopra descritta difficoltà d’infiltrazione dell’acqua nei campi di prova lavorati è tipica dei terreni agricoli a tessitura più fine (quelli più argillosi del campione di studio), le cui componenti in determinate condizioni chimiche e fisiche si disperdono (pur in assenza di lavorazioni), intasando i pori più fini del suolo ed ostacolando la percolazione dell’acqua in profondità. Proprio per tale motivo è necessario lavorare terreni argillosi (compattati) per favorire una loro nuova e graduale strutturazione, a formare aggregati glomerulari, che gradualmente ricreino la macro-porosità, di cui i terreni argillosi sono carenti, per presenza di scarsa quantità di componenti di più grossa granulometria.

Chiaramente la lavorazione del suolo inizialmente ha l’effetto opposto: la rete capillare (la microporosità) viene (come segnalato dai ricercatori che han condotto questo studio) completamente interrotta, spaccandolo il terreno in zolle, ma ciò avviene con l’obbiettivo di farla gradualmente ricostituire sotto l’influenza di una serie di fattori ambientali (atmosferili) ed in parte agronomici, tra cui l’aggiunta di ammendanti: sostanza organica e calcio.

Sorgono, in definitiva dubbi, riguardo le considerazioni degli autori di questo studio, quando nell’effettuate la prova del loro strumento si spostano dalla geologia dei suoli all’ambito agronomico: non sembra essere stata date reale considerazione alle principali variabili agronomiche.
L’agronomia è una scienza che studia aspetti scientifici, ma anche tecniche attuate ai fini della produttività agricola e che quindi implementa automaticamente considerazioni di natura economica, come anche idrogeologica ed ambientale, che possono portare a preferire tecniche differenti in contesti ambientali e produttivi differenti. Questo studio, sicuramente interessante come prova di concetto riguardo l’utilizzo di nuove apparecchiature, nella pratica sperimentale di campo, finisce per risentire molto di una visione limitata degli aspetti agronomici oggetto di studio.