Il concime è un mezzo tecnico fertilizzante impiegato in agricoltura e giardinaggio allo scopo di conferire al terreno uno o più elementi nutritivi utilizzabili dalle piante.
Gli elementi Gli elementi nutritivi si classificano in base all'essenzialità, ai quantitativi assorbiti, alle funzioni svolte. Secondo il primo criterio si possono distinguere in essenziali per tutte le specie vegetali, essenziali per alcune specie e non essenziali. Questi ultimi sono assorbiti in modo passivo, ma non svolgono alcuna funzione o, in qualche caso, hanno azione fitotossica (es. il fluoro). Di particolare interesse medico-sanitario è il ruolo di alcuni elementi non essenziali per le piante e genericamente denominati metalli pesanti, come ad esempio il piombo, il mercurio, il cadmio. Questi elementi possono essere presenti accidentalmente nel suolo, a seguito di fenomeni di inquinamento, e, assorbiti passivamente dalle piante, le quali si difendono per mezzo delle fitochelatine, si accumulano nei tessuti vegetali ed entrano nella catena alimentare svolgendo un'azione tossica nei confronti dell'uomo e degli altri animali.
Gli elementi essenziali per tutte le specie vegetali sono 16: carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto, fosforo, potassio, calcio, zolfo, magnesio, cloro, ferro, rame, zinco, manganese, boro, molibdeno. Carbonio, ossigeno e idrogeno sono però spesso non considerati, come elementi nutritivi, in virtù del differente processo di assunzione da parte delle piante: la nutrizione delle piante si svolge attraverso tre vie: Nutrizione carbonica: consiste nell'assorbimento dell'anidride carbonica attraverso gli scambi gassosi con l'atmosfera per via stomatica. La nutrizione carbonica rappresenta la fonte di approvvigionamento relativa al carbonio e all'ossigeno. Nutrizione idrica: consiste nell'assorbimento dell'acqua attraverso le radici e, secondariamente, attraverso gli stomi e le lenticelle. Rappresenta la fonte di approvvigionamento relativa all'ossigeno e all'idrogeno. Nutrizione minerale: consiste nell'assorbimento di tutti gli altri elementi nutritivi, sotto forma di sali minerali disciolti nell'acqua. La nutrizione minerale si svolge principalmente attraverso l'assorbimento radicale e secondariamente attraverso le aperture stomatiche. Spesso, parlando di nutrizione delle piante, si fa riferimento implicito, in senso stretto, alla nutrizione minerale senza considerare perciò il carbonio, l'ossigeno e l'idrogeno.
Gli elementi nutritivi essenziali sensu stricto si distinguono in macroelementi e microelementi (o elementi oligodinamici), secondo i quantitativi utilizzati dalla pianta: i macroelementi sono presenti, come componenti dei tessuti vegetali, in misura superiore allo 0,1% riferita alla sostanza secca; i microelementi sono invece presenti in misura generalmente inferiore allo 0,1% sulla sostanza secca. Ciò non significa che i microelementi siano meno importanti, tanto è vero che in caso di assenza o scarsità di questi, la pianta può manifestare affezioni più o meno gravi, dette genericamente fisiopatie da carenza.
Gli elementi sono inoltre distinti in plastici e dinamici, secondo la funzione svolta nell'organismo. Sono plastici gli elementi che, entrando nella composizione dei composti strutturali (glucidi, lipidi e proteine strutturali), contribuiscono alla costruzione dei tessuti, sono dinamici quelli che, entrando nella composizione di enzimi, coenzimi, ormoni, ecc., intervengono nei processi fisiologici. Sono elementi plastici il carbonio, l'ossigeno, l'idrogeno, l'azoto, il fosforo, lo zolfo; sono dinamici il calcio, il potassio, il magnesio e tutti i microelementi.
Gli elementi essenziali solo per alcune specie vegetali sono il sodio, il selenio, il silicio, il cobalto, lo iodio e il vanadio. Questi elementi, in genere, sono presenti nelle piante senza svolgere alcuna funzione fisiologica, ma alcune specie possono manifestare sintomi di carenza nei loro confronti.
Macroelementi I macroelementi sono distinti in elementi principali della fertilità (o semplicemente macroelementi) e in elementi secondari (o mesoelementi). Questa distinzione si basa sulla risposta, da parte delle piante, all'apporto specifico attraverso la concimazione.
In generale, le piante rispondono positivamente alla somministrazione artificiale degli elementi principali perché richiesti in grandi quantità e presenti nel terreno in quantità limitate per carenza effettiva o per immobilizzazione. L'eventuale assenza di risposta si verifica in contesti particolari dovuti per lo più ad elevate dotazioni nel terreno o a limitate esigenze da parte di determinate specie: ad esempio, la risposta delle leguminose alla somministrazione dell'azoto è poco significativa o assente perché queste piante beneficiano dell'azotofissazione simbiontica; per motivi differenti, i cereali autunno-vernini (frumento, orzo) coltivati in terreni argillosi non rispondono alla somministrazione del potassio in quanto beneficiano delle ampie dotazioni nel terreno e degli effetti residui delle concimazioni praticate nelle colture in rotazione.
La risposta alla somministrazione specifica di mesoelementi è in genere assente perché, pur essendo indispensabili e in grandi quantità, sono presenti nel terreno in quantità sufficienti oppure sono somministrati indirettamente con l'apporto di materiali vari (es. ammendanti) o con l'apporto di concimi a basso titolo. L'eventuale carenza si manifesta in piante particolarmente esigenti, su terreni particolari e, nel tempo, con l'impiego sistematico di concimi ad alto titolo. Ad esempio, molte leguminose foraggere e diversi fruttiferi soffrono la carenza di calcio nei terreni acidi. Carenze di calcio possono manifestarsi anche in zone equatoriali soggette a forti dilavamenti.
Sulla base di quanto detto, gli elementi principali della fertilità sono quelli generalmente necessari alla pianta e che in rapporto alla concimazione possono comportarsi come fattori limitanti della produzione. Questi elementi sono perciò somministrati artificialmente con la concimazione in condizioni ordinarie: Azoto, presente soprattutto nelle proteine, negli amminoacidi e negli acidi nucleici Fosforo, presente soprattutto nei fosfolipidi, negli acidi nucleici e negli zuccheri fosforati Potassio, elemento dinamico usato come attivatore degli enzimi, è anche uno dei principali componenti delle ceneri
I mesoelementi sono invece apparentemente non necessari perché, in condizioni ordinarie, non producono effetti sulla resa: Calcio, presente nella parete cellulare e nella lamella mediana Magnesio, presente nel gruppo prostetico della clorofilla, come catalizzatore Zolfo, presente in alcuni aminoacidi Cloro
Il sodio viene generalmente considerato come un elemento sgradito (terreni salini). Tuttavia in Europa settentrionale, dove scarseggia nel suolo, gli si attribuisce grande importanza, soprattutto nella concimazione dei pascoli, per arricchire la dieta del bestiame. Nelle specie che manifestano esigenza, il sodio si comporta come mesoelemento.
L'azoto Per le piante l'azoto è un elemento essenziale. È presente nei tessuti giovani in percentuali attorno al 5-6%, nei tessuti maturi attorno all'1-3%. Convenzionalmente per stimare il contenuto proteico di un prodotto si moltiplica l'azoto totale per 6,25. Ciò significa che mediamente circa un sesto delle proteine è costituito da azoto. È inoltre presente nella Clorofilla, negli acidi nucleici, nei glucosidi e negli alcaloidi.
Il livello produttivo della coltura è primariamente condizionato dalla disponibilità d'azoto nel suolo. Esso stimola l'accrescimento delle piante e determina una presenza abbondante di clorofilla nelle foglie.
Viene assorbito prevalentemente in forma nitrica. I concimi azotati possono invece contenere l'azoto in forma nitrica, ammoniacale, ureica e organica.
Nella forma nitrica viene assorbito velocemente dalle piante e i risultati sono visibili a breve termine. Tuttavia ha il grave difetto di presentare un'elevata dilavabilità, raggiunge cioè molto velocemente gli strati più profondi del terreno, diventando inutilizzabile ed andando ad inquinare la falda acquifera.
Nella forma ammoniacale si ha un rilascio del nutriente più graduale, dato che per venire trasformato in azoto nitrico necessita di un certo periodo di tempo, richiesto dalla nitrificazione. Se ne ha così un migliore utilizzo, con minori perdite. Questo è dovuto inoltre al fatto che gli ioni NH4+ si legano più facilmente ai colloidi del terreno. Di conseguenza i concimi nitrici sono indicati per bisogni immediati, quelli ammoniacali per bisogni più diluiti nel tempo (ad esempio alla semina).
Nella forma ureica l'azoto viene convertito per ammonificazione in azoto ammoniacale in tempi più o meno brevi dipendenti soprattutto dalla temperatura. Ne consegue che i concimi ureici hanno proprietà analoghe a quelle dei concimi ammoniacali, con una persistenza ancora maggiore. Nella forma organica l'azoto viene convertito per ammonificazione in azoto ammoniacale come fase finale della mineralizzazione della sostanza organica. I tempi di rilascio sono strettamente dipendenti dalla temperatura e dall'attività biologica degli organismi decompositori (funghi e batteri) e possono essere molto lunghi.
La carenza d'azoto provoca accorciamento del ciclo biologico della pianta, clorosi fogliare, crescita lenta e stentata, produzioni basse. L'eccesso d'azoto provoca squilibri nel ciclo biologico della pianta, scarsa lignificazione dei tessuti, con conseguente predisposizione ad avversità soprattutto parassitarie, eccessivo rigoglio vegetativo con consumi idrici più intensi, accumulo di nitrati nelle foglie; inoltre, come accennato precedentemente, l'eccesso di azoto nel terreno aumenta il rischio d'inquinamento delle falde acquifere.
Il fosforo Il fosforo è un elemento di cui la pianta non necessita in grande quantità, ma la sua carenza può provocare gravi problemi: esso è estremamente importante al momento della fioritura, ma interviene in tutti i processi fondamentali del metabolismo. Si concentra nelle zone giovanili della pianta, è importante per il metabolismo energetico e nelle reazioni di sintesi, demolizione e trasformazione. Inoltre aumenta la velocità di maturazione del prodotto finale, e ne rende migliore la qualità esteriore. Favorisce anche la radicazione.
Il fosforo è caratterizzato da una scarsa mobilità: una volta distribuito nel terreno è bene che si proceda ad un'aratura che ne faciliti l'incorporamento all'altezza delle radici assorbenti. È trattenuto dai colloidi del terreno, perciò non è soggetto a perdite per dilavamento. Nel terreno può trovarsi in forma organica e minerale. Il fosforo minerale è rappresentato principalmente dai tre residui acidi dell'acido ortofosforico in equilibrio fra loro: lo ione fosfato biacido (H2PO4-, molto solubile), lo ione fosfato monoacido (HPO42-, mediamente solubile) e lo ione fosfato (PO43-, insolubile). Il rapporto quantitativo fra le tre forme dipende dal pH e l'equilibrio si sposta verso lo ione PO43- all'aumentare del valore del pH.
La solubilità del fosforo e, quindi, la sua facilità di assorbimento da parte delle piante dipendono dalla reazione del terreno: nei terreni fortemente acidi il fosforo forma complessi insolubili con gli idrossidi di ferro e alluminio (fosfati di Fe e Al); nei terreni tendenzialmente neutri prevale sotto forma di fosfato monocalcico, Ca(H2PO4)2, e bicalcico, CaHPO4; nei terreni basici per alcalinità costituzionale (terreni calcarei) prevale sotto forma di fosfato tricalcico, Ca3(PO4)2, insolubile; infine, nei terreni basici per alcalinità da assorbimento (terreni sodici) prevale sotto forma di fosfato sodico, Na3PO4, solubile. Escludendo i terreni sodici, non interessati dagli usi agricoli, l'assorbimento del fosforo è dunque favorito nei terreni tendenzialmente neutri, mentre nei terreni acidi e basici va incontro a fenomeni di insolubilizzazione (retrogradazione del fosforo).