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Chimica agraria

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AGRICULTURAL CHEMISTRY

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
AGR0083
Docenti
Prof. Elisabetta BARBERIS
Dott. Daniel SAID PULLICINO (Affidamento interno)
Corso di studi
[001717] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE
Anno
2° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
AGR/13 - chimica agraria
Modalità di erogazione
Convenzionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto più orale obbligatorio
Prerequisiti

Chimica generale: caratteristiche degli elementi nutritivi (nomenclatura, stati di ossidazione e principali composti naturali); leggi dell’equilibrio chimico: teoria e capacità di calcolo (pH, soluzioni tampone, idrolisi, solubilità, equilibri redox).

Chimica organica: gruppi funzionali, principali reazioni di alcol, aldeidi, chetoni ed acidi carbossilici; biomolecole (carboidrati, amminoacidi, proteine, lipidi).

Matematica: Capacità di calcolo (proporzioni, equivalenze, equazioni di primo e secondo grado, logaritmi); Capacità di comprensione del significato di una equazione, di un grafico e di una tabella.


General Chemistry: characteristics of nutritive elements (nomenclature, oxidation states, principle natural compounds); chemical equilibrium laws: theory and calculations (pH, buffer solutions, hydrolysis, solubility, redox equilibria).

Organic Chemistry: functional groups, main reactions of alcohols, aldehydes, ketones and carboxylic acids; biomolecules (carbohydrates, amino acids, proteins, lipids)

Mathematics: Calculations (proportions, equivalents, first and second degree equations, logarithms); Capability to understand equations, graphs and tables.

Propedeutico a

L'insegnamento è propedeutico a tutti gli insegnamenti specialistici che trattano di coltivazioni (erbacce, foraggere, orticole, floricole, parchi) nonché agli insegnamenti che utilizzano competenze biochimiche (nutrizione animale, difesa delle colture, uso di fitofarmaci)


The course provides useful basic knowledge for all the courses dealing with cropping systems (herbaceous, forage, horticultural, parks), as well as those courses that include biochemical concepts (animal nutrition, crop protection and use of phytochemicals).
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

L'insegnamento concorre agli obiettivi formativi del corso di studio nell'ambito dell'area di apprendimento delle produzioni vegetali, per massimizzare l'efficienza delle agrotecniche e di  promuovere la compatibilità ambientale. In specifico l'insegnamento fornisce agli studenti una conoscenza di base dei costituenti del suolo e degli organismi viventi e permette la comprensione dei processi che regolano i cicli biogeochimici degli elementi nutritivi nel sistema suolo-pianta.

In line with the academic objectives of the degree programme in the field of plant production, this course contributes to the preparation of graduates capable of increasing the efficiency of agricultural practices and promoting the environmental sustainability of agricultural systems. In particular, the course will provide students with the necessary fundamental knowledge regarding the main constituents of soil and its biotia, and will allow students to understand the main biotic and abiotic processes that regulate the biogeochemical cycling of nutrients in soil-plant systems.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito gli strumenti chimici e biochimici necessari per la comprensione del funzionamento del sistema suolo-pianta nonchè per la conoscenza dei processi metabolici che regolano la vita. In particolare conoscerà:

- la composizione molecolare degli ecosistemi.

- la spiegazione molecolare di alcuni dei fenomeni biotici e abiotici che avvengono in essi.

- i meccanismi che regolano la disponibilità dei nutritivi.

 

Capacità di applicare le conoscenze

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

- prevedere la disponibilità dei nutritivi per le piante note le caratteristiche del suolo, le condizioni ambientali e le caratteristiche della pianta.

- pianificare le azioni necessarie per conoscere le proprietà dei suoli di un'azienda agraria.

- risolvere semplici problemi inerenti il sistema suolo.

 

Autonomia di giudizio

L'insegnamento permetterà allo studente di:

- formulare un giudizio sulla fertilità fisica, biologica e chimica dei suoli di un'azienda.

 

Abilità comunicative

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:

- utilizzare un appropriato linguaggio inerente al sistema suolo-pianta.

- scrivere un report professionale sulla caratteristiche di fertilità di un suolo.

- comprendere concetti scientifici mediante lingua veicolare (inglese).

 

Knowledge and understanding

The course will provide students with the necessary chemical and biochemical concepts to understand the functioning of the soil-plant system, as well as the metabolic processes that regulate life. In particular the student will learn:

- the molecular composition of ecosystems.

- the molecular basis of various biotic and abiotic processes that occur within.

- the mechanisms that regulate the availability of nutrients.

 

Ability to apply acquired knowledge and understanding

The course will enable students to:

- use soil characteristics, environmental conditions and plant characteristics to deduce nutrient availability for the plant.

- plan the necessary actions required to determine the soil properties of a agricultural farm.

- solve simple problems regarding the soil system.

 

Independent evaluation

The course will enable students to:

- critically assess and evaluate the physical, biological and chemical fertility of a farm's soils.

 

Communication skills

The course will enable students to:

- adopt appropriate scientific terminology when referring to the soil-plant systems.

- write a detailed professional report on the fertility characteristics of a soil.

- improve their ability to understand scientific concepts delivered in English.

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento consiste di 64 ore di lezione frontale e 16 ore dedicate a esercitazioni in aula o in campo. Con l'obiettivo di migliorare le capacità dello studente a comunicare mediante lingua veicolare, alcune lezioni saranno erogate in lingua inglese.

Per le lezioni frontali i docenti, oltre ad indicare i testi di riferimento, si avvalgono di slides che sono a disposizione degli studenti prima della lezione stessa. Per l'attività esercitativa in aula sono a disposizione degli studenti esempi di problemi da risolvere e svolti. Le esercitazioni in campo, che prevedono  la descrizione di un profilo di suolo nonché la visita al centro sperimentale del Dipartimento insieme al Docente di Agronomia, sono preparate in aula anche attraverso l'introduzione all'uso di banche dati, di informazioni reperibili in rete e la messa a disposizione di supporti tecnici normalmente a disposizione dei professionisti che operano nel settore.

The course consists of 64 hours of lectures and 16 hours of practical work (tutorials and field work). Some of the lectures will be delivered in English in order to enable students to improve their language communication skills.

Apart from the suggested books, the lecturers will make use of slides that will be made available beforehand. For tutorial sessions a series of problems will be made available together with the respective answer sheets. Field work sessions, including the description of a soil profile as well as a visit to the Department's experimental fields, will be previously introduced in the lecture room where the use of technical support (e.g. databases, online information, field instruments) generally available to professionals will be described.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Durante l'insegnamento saranno forniti agli studenti test di autovalutazione. L'esame consiste in una prova scritta seguita da orale. E' necessario superare la prova scritta (18/30) per accedere all'orale.

Il test scritto comprende una parte, a risposta aperta e breve, volta a valutare l'acquisizione delle conoscenze di base e un ciclo biochimico, tre problemi e la discussione di una scheda analitica relativa ad un terreno agrario.

L'orale include la correzione dello scritto, l'ulteriore verifica della preparazione dello studente attraverso domande e la richiesta allo studente di presentare brevemente (5') ma in forma compiuta un argomento a sua scelta. Il voto finale sarà la media della valutazione ottenuta nella prova scritta ed in quella orale.

During the course self-evaluation tests will be provided. The final evaluation will involve a written test followed by an oral examination. The student will only be allowed to sit for the oral exam if he/she passes (18/30) the written test.

The written test will be divided into a first part with open questions requiring short answers in order to evaluate the student's understanding of basic concepts, followed by a question on a biochemical cycle, three problems, and the discussion of a laboratory analytical report of an arable soil. The oral exam will involve the discussion of the student's answers to the written test, as well as a comprehensive evaluation of the student's preparation through questions on the course syllabus. The student will also be evaluated on his/her ability to briefly present (5') any topic of choice in a scientifically correct and complete way. The final grade will represent the average of the grades obtained for both written and oral evaluations.

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Attività di supporto

Per prepararsi all'esame sono a disposizione degli studenti sul sito esempi di test precedenti, esempi di problemi e schede analitiche di suoli anche già svolti e corretti.

To facilitate students in preparing for their final exam, worked and corrected examples of previous tests, problems and soil analysis sheets will be provided.

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Programma

Gli argomenti 1-3 fanno riferimento all'area 'Conoscenze di base' mentre gli argomenti n. 4-17 fanno riferimento all'area di apprendimento 'Produzioni vegetali':

1. Introduzione: il sistema suolo-pianta: gli elementi costituenti il suolo ed il biota, i fattori di formazione del suolo.

2. I costituenti: le rocce ed  i minerali

3. I costituenti: le biomolecole.

4. Reazioni metaboliche. La catalisi e la cinetica chimica.

5. Reazioni metaboliche. Enzimi e reazioni enzimatiche.

6. La sostanza organica del suolo.

7. Proprietà fisiche del suolo.

8. L'interfaccia suolo-soluzione.

9. Proprietà chimiche del suolo.

10. La mobilità dei nutritivi

11. La rizofera.

12. Catabolismo dei glucidi:  la respirazione

13. L'organicazione del carbonio. La fotosintesi.

14. Metabolismo delle sostanze azotate. Sintesi degli aminoacidi.

15. I suoli anomali

16. I cicli degli elementi nutritivi. Azoto, Fosforo, Potassio, Calcio, Magnesio. I micronutrienti.

17. La fertilità del suolo e la nutrizione vegetale.

 

Topics n. 1-3 belong to the learning area 'Fundamental knowledge', while topics n. 4-17 belong to the learning area 'Crop production':

1. Introduction: the soil-plant system, soil and biota components, soil forming factors.

2. Soil components: rocks and minerals.

3. Soil components: biomolecules.

4. Metabolic reactions. Catalyses and chemical kinetics.

5. Metabolic reactions. Enzymes and enzymatic reactions.

6. Soil organic matter.

7. Soil physical properties.

8. The soil-solution interface.

9. Soil chemical properties.

10. Nutrient mobility.

11. The rhizosphere.

12. Catabolism of carbohydrates - respiration

13. Carbon fixation - photosynthesis.

14. Metabolism of nitrogen-containing substances and amino acid synthesis. 

15. Anomalous soils.

16. Nutrient cycling: nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and micronutrients.

17. Soil fertility and plant nutrition.

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Testi consigliati e bibliografia

Materiale di riferimento:

Sequi, Ciavatta, Miano (2017) Fondamenti di chimica del suolo, Pàtron editore Bologna.

Pinton, Cocucci, Nannipieri, Trevisan (2016). Fondamenti di biochimica agraria. Patron editore Bologna.

E' fortemente consigliato l'utilizzo del materiale didattico scaricabile dal sito dell'insegnamento.

Materiale di approfondimento:

Violante (2002) Chimica del suolo e della nutrizione delle piante. Edagricole .

Nelson, Cox (2015) Introduzione alla biochimica di Lehninger, Zanichelli.

 

Suggested reference texts:

Sequi, Ciavatta, Miano (2017) Fondamenti di chimica del suolo, Pàtron editore Bologna.

Pinton, Cocucci, Nannipieri, Trevisan (2016). Fondamenti di biochimica agraria. Patron editore Bologna.

The use of study material downloadable from the course website is strongly suggested.

Follow-up texts:

Violante (2002) Chimica del suolo e della nutrizione delle piante. Edagricole .

Nelson, Cox (2015) Introduzione alla biochimica di Lehninger, Zanichelli.

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Ultimo aggiornamento: 25/06/2018 12:06
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