Obiettivi del corso e articolazione

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1 Esame di Gestione delle Foreste e dei Parchi, insegnamento di Misure e tecnologie forestali (parte di misure) AA Una parte del materiale riprodotto è relativo al corso di "Dendrometria e Selvicoltura" del Prof. Carlo Urbinati, SFA UNIVPM-Ancona Dott. Rodolfo Picchio 7 cfu 56 ore di lezioni frontali Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l Agricoltura la Natura le Foreste e l Energia [email protected] Obiettivi del corso e articolazione LEZIONI FRONTALI Conoscenze tecnico-scientifiche per la misurazione di legname, singoli alberi, complessi boscati, Stima delle produzioni legnose di popolamenti forestali e piantagioni specializzate ESERCITAZIONI Strumenti e principali aspetti tecnico-pratici che si riscontrano nei rilievi e misure in bosco Uso strumenti di misura Rilievi e raccolta dati in bosco Elaborazione dati (EXCEL e/o altro) Esame orale 1

2 1. Richiami di statistica Programma dettagliato concetto di errore, campionamento, la correlazione. Errori associati alla misura delle altezze e alla misura dei diametri. Influenza degli errori di altezza e di diametro sul volume. 2. Misure sugli alberi in piedi a) diametro (o circonferenza): generalità, principi, modalità di misura, strumenti ed errori di misura, diametri ad altezze superiori a 1,3 m, spessore della corteccia; b) altezza: generalità, principi, strumenti, errori di misura; c) forma degli alberi: forma del fusto e della chioma; coefficienti di riduzione, di rastremazione e indici di portamento; ripartizione della biomassa nell albero; d) misura delle lunghezze e delle circonferenze degli alberi atterrati; e) etàdegli alberi: generalità, modalità di determinazione. 3. Misura indiretta dei diametri degli alberi in piedi. I dendrometri, il relascopio. 4. Cubatura dei fusti abbattuti e dei tronchi. Casi speciali di cubatura dei tronchi atterrati. Cubatura degli assortimenti mercantili. Cubatura del legname in catasta e della corteccia. 5. Cubatura dei singoli alberi in piedi. La cubatura dei soprassuoli. Determinazione sintetica del volume dei boschi: le tavole alsometriche, il taglio su aree campione, il metodo della tavoladi cubatura volante Perdite Costruzione delle tavole di cubatura. Coefficiente di riduzione ordinario. Le tariffe. Uso delle tavole di cubatura. della lavorazione boschiva e stima degli assortimenti ritraibili dagli alberi in piedi.principi di dendrometria relascopica. Usi particolari del relascopio. 8. Principidi dendrometria relascopica Usi particolari del relascopio. Definizioni Dendrometria (dèndro- dendron albero e -metrìa misura o misurazione = misurazione degli alberi) scienza che insegna i metodi di stima del volume legnoso ricavabile dal bosco e degli assortimenti legnosi Dendroauxologia: studio dell accrescimento dei singoli alberi e dei soprassuoli boschivi Dendroauxometria: studio dei metodi per misurare gli incrementi Dendroauxonomia: studio delle leggi che regolano l accrescimento degli alberi e dei boschi 2

3 La dendrometria può rispondere ad alcuni quesiti (qualche esempio) è possibile determinare il volume, il peso o l età di un albero? quante pesa (in t) o quale è il volume (m 3 ) di una catasta di legna? quanti m³ o tonnellate di biomassa ci sono in un bosco? qual è stato l incremento legnoso di un albero o di un bosco in un dato periodo? La dendrometria può rispondere ad alcuni quesiti (qualche esempio) qual è il volume di un dato assortimento (travi, segati, carbone, ecc)? e della biomassa (short rotation forestry, filari, cippato, ecc)? 3

4 DENDROMETRIA ASSESTAMENTO FORESTALE ECOLOGIA FORESTALE (produttività) INVENTARI FORESTALI SELVICOLTURA (descrizione del popolamento, accrescimento ) Metodi diretti La misurazione del diametro delle piante Braccio fisso Cavalletto dendrometrico o cavalletto Asta graduata Braccio scorrevole 4

5 Misurazione della sezione trasversale degli alberi in funzione del diametro e della circonferenza quando si rende necessaria la misurazione di più diametri? fattori stazionali (pendenza del terreno o vento), impartiscono ai fusti sezione irregolare (ellittica o ovoidale) e, quindi, il diametro maggiore manifesta un orientamento prevalente latifoglie = legno di tensione conifere = legno di compressione cosa misuriamo in questi casi? il primo diametro è riferito all asse maggiore (D) il secondo all asse minore (d) Buone regole!! Per stime precise (cioè sempre!) e per cubatura del fusto per sezioni, effettuare doppia misurazione del diametro 5

6 Cavalletto dendrometrico Su alberi in piedi la misura del diametro si esegue per convenzione a 1.30 m da terra. (d.b.h = diameter at breast height) 6

7 Buone Regole 1. Lettura effettuata su regolo tangente al fusto in corrispondenza del braccio mobile 2. Regolo e bracci devono giacere sullo stesso piano della sezione del fusto che si vuole misurare 3. Braccio fisso deve formare angolo retto con regolo 4. Braccio mobile deve essere parallelo a braccio fisso Strumenti per la misurazione diretta dei diametri L errore più frequente è la posizione obliqua del braccio mobile (cioè non parallela al braccio fisso) e la non aderenza del regolo al fusto Quando si opera su fusti con bolle di resina (es. conifere) il regolo e il braccio mobile si imbrattano e quest ultimo tende a scorrere con difficoltà e ad assumere posizione obliqua. Quindi pulizia periodica cavalletto con solventi! 7

8 Misurazione delle sezioni trasversali degli alberi in funzione del diametro e della circonferenza 1. superficie della sezione circolare dove d = diametro (in cm) La formula deriva da se conosciamo la superficie circolare, al diametro si risale con la formula se non disponiamo di cavalletto dendrometrico ma di nastro metrico (non rigido) se le dimensioni della sezione trasversale della pianta sono maggiori di quelle del cavalletto (ricordarsi che s = π r 2 e c = 2 π r da cui r = c/2 π) da cui si ottiene Il diametrometro è una fettuccia metrica che restituisce il valore del diametro corrispondente alla circonferenza misurata 8

9 Misurazione delle sezioni trasversali degli alberi in funzione del diametro e della circonferenza CONVERSIONE CIRCONFERENZE DIAMETRI: Misurazione delle sezioni trasversali degli alberi in funzione del diametro e della circonferenza errore di misurazione Ø o c si ripercuote circa il doppio sulla superficie della sezione circolare Attenzione: diametro piante in piedi (misurato a 1,30 m), nel contesto professionale è frequentemente sottoposto a verifiche in fase di collaudo, quindi evitare errori sistematici la superficie della sezione circolare è più esatta se misurata con la circonferenza invece che con il diametro se la sezione è irregolare con la misura della circonferenza si verificano errori 9

10 Misurazione della sezione trasversale degli alberi in funzione del diametro e della circonferenza Però si preferisce misurare la superficie della sezione delle piante (sia in piedi che a terra) mediante il diametro misurato con cavalletto per i seguenti motivi: più pratico e consuma meno tempo su sezioni di fusti ellittici si evitano errori sistematici (però occorre misurare più diametri) sulle piante a terra la misurazione della circonferenza può non essere possibile Varianti al cavallettamento classico 1. Il cavalletto basimetrico di Hellrigl, ideato nel Il cavalletto finlandese rientra tra i cavalletti a forcella, così come il ceduometro di Bernetti che può essere utilizzato per il rilievo dei diametri di piante di dimensioni modeste. 3. Il cavalletto registratore consente all operatore di registrare le principali informazioni richieste dalle finalità del rilievo. 10

11 Il cavalletto registratore Dotato di piccolo data-logger munito di tastiera e display che ci permette di registrare diametri, specie, numero del lotto di legname, n. particella forestale, etc. I dati possono essere riversati su pc portatili, GPS, VERTEX (mediante comunicazione IR, Bluetooth senza fili) e sottoposti a elaborazioni Strumenti per la misurazione diretta dei diametri Cavalletti registratori molto costosi: cavalletto, pc, software, tecnologia wireless = circa 3400 $ L addetto alla registrazione di queste informazioni (capo tessera), in campagna, assorbe dal 25 al 50% del costo dell intero rilievo 11

12 Misurazione indiretta dei diametri Piante o porzioni di piante non accessibili a misurazioni dirette: cubatura per sezioni di piante in piedi dendrometri (teodolite, bussola topografica, tacheometro) presuppongono piante verticali e sezioni lungo il fusto perfettamente circolari e normali all asse della pianta AB (diametro sezione) = 2DC = 2 OD tg α/2 A questi si aggiungono i cavalletti ottici, il cui funzionamento è basato su un sistema di prismi: 1) Il cavalletto ottico di Wheeler (pentaprisma) composto da due prismi, di cui uno mobile che consente di misurare i diametri delle piante a qualsiasi altezza. 2) il relascopio a specchi di Bitterlich, uno strumento polivalente in campo dendrometrico. Misurazione indiretta dei diametri Cavalletto ottico di Wheeler o pentaprisma Consente di misurare i diametri delle piante in piedi che, però,devono essere visibili dal punto di stazione. Due pentaprismi, uno fisso (sx) e l altro scorrevole (dx) su profilato metallico recante scala graduata in cm e pollici, permettono visione simultanea lungo linee parallele 12

13 Misurazione indiretta dei diametri Cavalletto ottico (segue) L immagine del lato dx del fusto visibile attraverso entrambi i prismi deve essere allineata al lato sx. In questa posizione il diametro esterno della corteccia viene letto direttamente sulla scala graduata Dal foro oculare visione diretta del fusto nella parte superiore e di quella riflessa dai prismi in quella inferiore. Lettura quando margine sx tronco in visione diretta si trova sul prolungamento margine dx riflesso da prismi. Misurazione indiretta dei diametri Criterion TM Relascopio-dendrometro a tecnologia laser 13

14 Strumenti per la misurazione indiretta dei diametri Criterion TM (segue) Selezionando dal menu è possibile: misurare il diametro e l altezza in ciascun punto del fusto (DIAMETER) calcolare l altezza a cui uno specifico diametro viene raggiunto (HT/DIAM) È possibile regolare le condizioni di luminosità dello strumento (in bosco la scarsa luminosità può rappresentare una fonte significativa di errore quando si impiega il relascopio a specchi di Bitterlich) ($1500) A cosa serve il diametro?? 1. La misura del diametro serve per determinare l area basimetrica di una pianta o di un popolamento. 2. L area basimetrica serve per calcolare il volume (V) della pianta o popolamento. 14

15 A cosa serve l Area basimetrica?? (g) la superficie di una sezione trasversale di un albero rilevata sul fusto normalmente all'altezza da terra di m (dbh) (G) la somma delle superfici delle sezioni a petto d'uomo di tutti gli alberi di un popolamento, espressa (m 2 /ha) (G). È un indicatore correlato al volume!!!!! Il cavallettamento viene eseguito percorrendo il bosco dal basso verso l alto e lungo le curve di livello Nei terreni in pendio l altezza da terra viene rilevata a monte della pianta. L operatore rileva i diametri in posizione tale che le sue spalle sono rivolte verso monte, o verso la parte a maggiore pendenza. I diametri rilevati vengono riportati sul piedilista di cavallettamento 30 15

16 31 Piedilista di cavallettamento dati rilevati in una pineta coetanea di Pino domestico (Foresta Demaniale di Sabaudia) 32 16

17 Il cavallettamento può essere realizzato in forma di: - censimento (cavallettamento totale) - campionamento Il cavallettamento consente di determinare: a) numero di fusti arborei in ciascuna classe diametrica 33 Classi diametriche Le elaborazioni vengono eseguite ordinariamente per classi diametriche di 5 cm. Possono essere utilizzate anche classi di 1 o 3 cm quando l intervallo tra valore massimo e minimo di diametro è piccolo. Esempio: La classe diametrica 15 comprende le piante da 13 a 17, la classe 20 le piante da 18 a

18 Il cavallettamento consente di determinare: b) numero di fusti arborei a ettaro: N ha N a dove N è il numero di fusti arborei cavallettati nel soprassuolo (o nell area di saggio) di superficie a (in m 2 ) 35 c) area basimetrica del soprassuolo (o dell area di saggio) (m 2 ): G N i 1 g i g d i 2 4 i area basimetrica dell i-esimo fusto arboreo cavallettato (in m 2 ), di diametro a petto d uomo pari a d (in m) d) area basimetrica a ettaro (m 2 ha -1 ): G ha G a L area basimetrica è un indice di densità del popolamento ed è strettamente correlata al numero delle piante e alle loro dimensioni 36 18

19 Valori indicativi di area basimetrica ad ettaro Bosco di abete bianco a densità colma = m 2 /ha Bosco di faggio a densità colma = m 2 /ha Bosco disetaneo = m 2 /ha FORMULA GENERALE PER IL CALCOLO DEL VOLUME DEL BOSCO V= G x H m x f m Dove V è il volume della massa legnosa del bosco da stimare, H m è l altezza media degli alberi e f m è il coefficiente di forma media 37 e) diametro medio dei fusti arborei (m): 4 d g G N In dendrometria, quando si parla di diametro medio senza altra specificazione ci si riferisce sempre al diametro corrispondente all area basimetrica media. Si indica con il simbolo d g Il diametro medio è un indice sintetico delle dimensioni diametriche del popolamento 38 19

20 I dati del piedilista consentono di costruire la Curva di distribuzione del numero delle piante in classi diametriche In ascissa (x) sono riportate le classi diametriche In ordinata (y) è riportato il numero piante per ciascuna classe La sua forma descrive sinteticamente la struttura del popolamento In generale il numero delle piante decresce con l aumento dell età per effetto di un diradamento naturale I boschi presentano ciascuno la propria caratteristica forma di di distribuzione delle piante in classi di diametro 39 Popolamento coetaneo Popolamento disetaneo 40 20

21 Popolamento coetaneo con strato di rinnovazione o bistratificato Popolamento coetaneo con buca di rinnovazione 41 Popolamento disetaneo a gruppi Popolamento coetaneo con riserve 42 21

22 Il cavallettamento Da un punto di vista operativo, il cav. è il diametro a 1,30 m o a petto d uomo delle piante su superficie: 1) totale; 2) aree di saggio; 3)transect Ogni squadra è formata da: capotessera cavallettatori Capotessera registra diametri su piedilista di cavallettamento o tessera Cavallettatori misurano diametro, comunicano a voce alta diametro a capotessera e segnano pianta cavallettata con raschietto (non praticare incisione profonda) Incisione orizzontale su punto di misurazione del diametro per ripetere misurazione (area di saggio permanente, controllo per l assestamento) Casi particolari 22

23 Casi particolari Su terreno pianeggiante si cavalletta in qualsiasi direzione precedentemente stabilita. Importante che i segni sulle piante siano visibili o al cavallettatore o al capotessera o entrambi 23

24 Su terreno in pendio si procede dal basso verso l alto secondo curve di livello e misurazione sempre a monte Modalità di cavallettamento di piante a sezione irregolare 24

25 Il cavallettamento Sul piedilista i diametri vanno registrati in funzione delle specie PRIMA DI INIZIARE STABILIRE: 1. Quali sono le piante da censire? 2. Quale è la soglia di cavallettamento? La Soglia di cavallettamento determina il tempo impiegato per il rilievo e quindi i costi. Il Cavallettamento totale in fustaie adulte e mature In cedui e soprassuoli giovani cavallettamento solo su frazioni di soprassuolo (aree di saggio) 25

26 Rendimento di squadra dipende da: Età del soprassuolo e n. piante ad ettaro Grado di accidentalità Origine naturale o artificiale del popolamento Specie presenti in bosco (arbusti con o senza spine) Sottobosco Soglia di cavallettamento Corrisponde al limite inferiore della più piccola classe diametrica che si vuole includere nel cavallettamento. Es.: Se operiamo con classi di 5 cm si ha 7.5 per la classe 10 cm 12.5 per la classe 15 cm 17.5 per la classe 20 cm (la più usata per i boschi di alto fusto) 26

27 Il numero delle piante Viene ripartito per specie e per classe diametrica viene espresso sempre ad ha nel caso di cavallettamento totale: nel caso di Aree di Saggio (AdS): 27

28 Il numero delle piante per impianti artificiali con sesto geometrico possiamo stabilire l area di incidenza (s) che compete a ciascuna pianta e la distanza media (l) con sesto in quadro l*l Il numero delle piante con sesto rettangolare s= d fila*d interfila = 2*3 m con sesto in quadro e a rettangolo i limiti dell AdS coincidono con le interfile 28

29 Distribuzione del numero delle piante in funzione del diametro è un importante criterio di valutazione Indispensabile per cubatura soprassuoli con metodo tavole stereometriche Frequenza bimodale Iperbole + ampia è la variabilità + vecchio è il soprassuolo Foresta di Lioni (AV), particella forestale n. 46: distribuzione del numero delle piante di faggio per classe di diametro 29

30 Foresta di Lioni (AV), particella forestale n. 46:distribuzione del numero delle piante per specie e per classe di diametro Foresta di Lioni (AV), particella forestale n. 46. Specie consociate al faggio: distribuzione del numero delle piante in funzione della specie e del diametro 30

31 Area basimetrica Indicata per convenzione con g: superficie della sezione trasversale a 1,30 m dalla base di una pianta se abbiamo cavallettato i dati in classi diametriche di 5 cm avremo: 5 (2,5-7,5) 10 (7,5-12,5) 15 (12,5-17,5) ecc... procediamo al calcolo dell area basimetrica (g) per ciascuna classe: dove d è il diametro corrispondente al valore centrale della classe (cioè 5, 10, 15, ) ed n il numero delle piante della classe Area basimetrica in seguito sommiamo g delle classi ed avremo la G del soprassuolo nella elaborazione di dati di AdS i valori di g di ciascuna classe diametrica vanno riferiti ad ha (fattore di conversione: 10000/s AdS) Oppure: 31

32 Diam. a 1.30 (cm) Piante n. Area basimetrica (m 2 ) 5 12? 10 23? 15 30? 20 19? Totale 84 Area basimetica 32

33 Area basimetica 1. parametro dendrometrico indicatore di produttività, di densità, correlato con il volume e misurabile con esattezza 2. non strettamente dipendente da fertilità (va meglio altezza media o ancora meglio altezza dominante) In boschi coetanei maturi anche m 2 ha -1 In boschi disetanei m 2 ha -1 diametro medio d g (di area basimetrica) strettamente correlato con g: indica Ø corrispondente a pianta di Area basimetrica media G area basimetrica soprassuolo (totale) N numero di piante soprassuolo (totale) d g deriva da un calcolo, quindi è anche possibile che la pianta di questo diametro medio nonesista realmente nel soprassuolo non si ricorre alla media aritmetica dei diametri perché per pianta di volume medio si dovrebbe ricercare quella di area basimetrica corrispondente, per motivi pratici si ricorre al diametro 33