UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II DIPARTIMENTO DI BIOLOGIA STRUTTURALE E FUNZIONALE TESI DI DOTTORATO IN BIOLOGIA APPLICATA XXIV ciclo Accumulo e crtterizzzione del C orgnico nell lettier e nel suolo minerle di pinete e fggete Mediterrnee Tutor Ch. m Dott.ss Ann De Mrco Coordintore Ch.mo Prof. Ezio Ricc Cndidto Dott.ss Mri Giordno Anno Accdemico

2 Indice Cpitolo 1: L sostnz orgnic del suolo pg L sostnz orgnic del suolo pg Il sequestro del cronio nel suolo pg Residui vegetli e microici come input dell mteri orgnic del suolo pg Decomposizione dell lettier pg Un modello per l decomposizione pg Alcuni fttori che influenzno l decomposizione pg Cronio orgnico soluile in cqu (WSOC) pg Componente iotic dell mteri orgnic del suolo pg Fttori che influenzno l comunità microic del suolo pg Influenz dell zoto sull ccumulo di sostnz orgnic del suolo pg 28 Cpitolo 2: Oiettivo dell ricerc pg. 30 Cpitolo 3: Mterili e metodi pg Aree di studio pg Complesso Somm-Vesuvio (pinete) pg Fggete pg Prelievo degli strti orgnici e minerli del suolo pg Anlisi pg Cpcità idric mssimle, Tenore idrico e Bulk density pg ph pg Sostnz orgnic pg Contenuto totle di Cronio e Azoto pg Cronio Soluile pg NMR pg Fosforo totle pg Biomss fungin ttiv pg Biomss fungin totle pg Biomss e respirzione microic pg Quoziente metolico (qco 2 ) e coefficiente di minerlizzzione endogen (CEM) pg Anlisi sttistic dei dti pg.50 i

3 Cpitolo 4: Risultti e discussioni pg Pinete pg Prmetri chimico-fisici pg Prmetri ilogici pg Fggete pg Prmetri chimico-fisici pg Prmetri iologici pg. 86 Cpitolo 5: Conclusioni pg. 93 Biliogrfi pg. 95 ii

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5 1 L sostnz orgnic del suolo 1.1 L sostnz orgnic del suolo Il termine sostnz orgnic del suolo (o SOM ) include un componente vivente costitut d funghi, lghe, tteri, lomrichi, e orgnismi pprtenenti diversi Phil nimli verterti e inverterti, ed un componente iotic costituit dll necromss si di origine nimle che vegetle, inltert e in tutti gli stdi di decomposizione, dll lettier delle pinte, dlle preti cellulri dei microrgnismi e dlle sostnze umiche stilizzte sull superficie minerle (Trumore e Torn, 2003). L sostnz orgnic controll l mggior prte dell rettività iotic ed iotic nel suolo e nelle cque (Kordel et l., 1997). Ess fornisce cronio ed energi i microrgnismi e trttiene nutrienti come nitrti, solfuri e fosforo richiesti per l crescit delle pinte e i microrgnismi del suolo. Inoltre h un ruolo determinnte nell formzione dell struttur fisic del terreno poiché leg le prticelle del suolo in ggregti stili migliorndo l porosità, l infiltrzione e l penetrzione delle rdici riducendo così il rischio di erosioni. Infine riduce gli effetti inquinnti dei pesticidi, dei metlli pesnti e ltri inquinnti intrppolndoli ttivmente o trsformndoli. Dl punto di vist del tempo di permnenz, possimo distinguere due tipi di sostnz orgnic, quell fcente prte del pool reve termine e quell del pool lungo termine. Il pool reve termine rppresent tutte quelle liquote di composti orgnici di ntur iologic di recente ggiunt l suolo che, in se i suoi componenti chimici (peptidi, nucleotidi, glicidi, lignin, cellulos, tnnini,emicellulose, piccoli fenoli, ecc.), h un tsso di decomposizione vriile m generlmente lto e scompre rpidmente. Esperimenti condotti d Jenkinson (1965) con residui vegetli rdiomrcti hnno messo in evidenz che nei primi 6 mesi, circ i 2/3 del cronio ssocito lle componenti orgniche risult minerlizzto, mentre l liquot residule present un emivit di 4 nni, indicndo l presenz di composti orgnici molto più resistenti ll ttività degrdtiv dell microflor eterotrof edfic. Quest ultimo tipo di sostnz orgnic che si rinviene trdivmente nel suolo, rispetto l momento in cui pervengono input di residui vegetli ed nimli, costituisce il pool lungo termine che può essere identificto con le sostnze umiche. L'evoluzione dell sostnz orgnic del suolo dipende dll'insieme dei processi cui i residui iologici sono sottoposti, quli l minerlizzzione, l'umificzione e l'interzione con l frzione minerle, che controllno l'orientmento e l velocità di trsformzione. L quntità di mteri orgnic mort che giunge l suolo, ed in prticolre l lettier vegetle, dipende dll produttività di un ecosistem ed è quindi influenzt dl clim, dl tipo di vegetzione e dl grdo di copertur vegetle e vri nei diversi stdi di un successione ecologic (Stevenson, 1982). In prticolre, in stdi successionli inizili o intermedi, l ccumulo di sostnz orgnic è piuttosto elevto, mentre decresce con il procedere dell successione, fin qundo si rggiunge un equilirio tr l velocità con l qule il mterile viene ggiunto l terreno e l su quntità e l velocità di minerlizzzione di questo mterile. Questo equilirio può essere lterto dlle condizioni mientli o d zioni di disturo, quli rimozione e incorporzione dell sostnz orgnic o incendi, che espongono mggiormente il suolo d imptti climtici negtivi, riportndo l comunità vegetle verso stdi successionli intermedi. 1

6 1.2 Il sequestro del cronio nel suolo Quntificre le dinmiche dell sostnz orgnic e del cronio ed in prticolre l ccumulo e il turnover di questo elemento è importnte per comprendere il funzionmento degli ecosistemi terrestri, il loro equilirio nonché il ruolo delle foreste nel ciclo glole del C. Le foreste ricoprono il 27% dell superficie terrestre m esse rppresentno il mggior sito di stoccggio del cronio (C) si nell iomss vegetle che nel suolo. E stto stimto che le foreste presenti in Americ meridionle, Afric centrle e Oceni contengono 538 Gtm di C nel suolo (The Terrestril Cron Group, 2009). Quest quntità è l equivlente del 71% di C nell tmosfer ed è pri 40 nni di emissioni nnuli di gs serr (Elisch, 2008). Le foreste trttengono circ il 40% di tutto il cronio terrestre (suolo, lettier e rdici) (Dixon et l., 1994), quindi nche cmimenti di scrs entità che influenzno i pool di C di questi suoli, possono vere un effetto significtivo sul ciclo glole del cronio. Le interzioni tr il ciclo del C con i cicli iogeochimici di ltri elementi (N, P, S) e dell cqu, h ovvimente un forte imptto sull ondnz dei gs d effetto serr in tmosfer, sul clim glole, sul ilncio idrico, sull produttività nett primri e, ovvimente, sull qulità del suolo. L concentrzione tmosferic di CO 2 è umentt notevolmente nell ultimo secolo come conseguenz delle emissioni ntropogeniche, risultnti dll utilizzo di comustiili fossili e per il cmimento d uso del suolo (IPCC, 2001). L ccumulo di sostnz orgnic nel suolo comport il sequestro dell CO 2 tmosferic, che è un gs d effetto serr, in un pool di cronio stile lungo termine. Differenti ecosistemi hnno differenti meccnismi e tssi di sequestro del cronio e rispondono in modo diverso lle vrizioni climtiche (Berg et nd McCougherty, 2008; IPCC, 2000). Nelle foreste equtorili, ossi nei sistemi più produttivi, più di 10 tonnellte per ettro di lettier per nno vengono depositte e ccumulte nel suolo (Attiwill e Adms, 1993). Nelle foreste di conifere delle regioni temperto-fredde, l pporto nnule di detrito orgnico è di circ 1.5 tonnellte per ettro (Cole, 1996). E stto stimto che gli leri e il suolo forestle contengono Gt di C. Circ il 37% di C è contenuto nelle foreste delle sse ltitudini, il 14% nelle medie ltitudini e il restnte 49% lle lte ltitudini (Dixon et l., 1994). Dll T. 1, è evidente che l quntità di C conservt è più ss lle medie ltitudini (Dixon et l., 1994). L ttule concentrzione tmosferic di CO 2 è di 370 ppm, nettmente superiore i livelli dell er pre-industrile di circ 280 ppm. Tle umento, pri circ lo 0.4 % nnule, non h precedenti negli ultimi nni (Houghton, 2001). Gli ttuli cmimenti climtici possono vere effetti vri, contrstnti o imprevisti sulle foreste. Alcuni studi dimostrno che l umento dell concentrzione di CO 2 può rendere gli leri più sensiili gli insetti defolinti e umentre l cpcità delle pinte di ssorire N tmosferico (Percy et l., 2002). 2

7 T. 1: Quntità di C nelle foreste lle vrie ltitudini (Dixon et l., 1994). Ltitudini Quntità di C (10 6 g per ettro) Vegetzione Suolo Alte Russi Cnd Alsk Medie Bsse U.S.A. Europ Cin Austrli Asi Afric Americ L conspevolezz del potenzile uso del suolo come riserv (sink) di cronio, e quindi, come un possiile mezzo per l riduzione dell CO 2 e dei gs d effetto serr, h umentto l interesse verso il ciclo del C ed i meccnismi di controllo del sequestro di questo elemento nel suolo. L velocità dell ccumulo e del turnover del C del suolo non sono sempre semplici d vlutre (Eswrn et l., 1993; Prton et l., 1995; Torn et l., 1997; Homnn et l., 1998) ed il primo psso è effetture un inventrio del contenuto e degli stock del cronio orgnico nel suolo (Houghton, 1995; Btjes, 1996; Eswrn et l., 1993), per comprendere nche i flussi di C ttrverso i vri comprti. Il ciclo glole del cronio (Fig. 1.1) coinvolge, oltre ll tmosfer, nche l litosfer, l iosfer e l idrosfer; esso può essere virtulmente differenzito in ciclo geologico e in ciclo iologico (Bruce, 1998). Il ciclo geologico del cronio si compie in centini di milioni di nni e coinvolge il cronio immgzzinto nei comustiili fossili, negli oceni e nelle rocce. Il ciclo iologico del cronio interess tutti gli ecosistemi terrestri e rigurd l ssorimento e l trsformzione del cronio d prte degli orgnismi viventi. 3

8 Figur 1.1: Ciclo Biogeochimico del Cronio (modificto dll NASA) L quntità di cronio orgnico presente è dt dll equilirio tr le immissioni e le perdite di C nel suolo. Il cronio orgnico entr nel suolo principlmente con l ingresso di mterile vegetle e nimle morto, m nche con l ggiunt degli essudti rdicli e l pporto esterno di mterile orgnico, come letme. Il flusso di CO 2 prodotto dl suolo h origine d fonti diverse, tr cui le due principli sono (1) l respirzione eterotrof, crico dei microrgnismi che decompongono l sostnz orgnic del suolo (SOM), che su volt può essere scompost in lettier fresc e sostnz orgnic ntiv del suolo e (2) l respirzione utotrof, crico delle rdici (Fig. 1.2). A queste si possono ggiungere nche le fonti di CO 2 reltive i processi chimici di ossidzione e di dissoluzione dei cronti (Burton e Beuchmp, 1994). A livello glole, l respirzione del suolo è uno dei flussi mggiori di CO 2. Sono inftti stimti Pg C/nno (Potter et l., 1993; Rich e Schlesinger, 1992; Schimel, 1995). L respirzione del suolo rppresent l respirzione comint delle rdici e dei micro e mcro-orgnismi del suolo e super tutti gli ltri scmi di C fr terreno ed tmosfer d eccezione dell produttività primri lord (Rich e Schlesinger, 1992). I tssi di respirzione del suolo così come il sequestro del cronio e il suo turnover vrino spzilmente e temporlmente sotto l influenz di fttori quli tempertur, condizioni di umidità, precipitzioni, disturi, come il fuoco, il tipo di vegetzione, l su densità e l ttività rdicle (Schlesinger, 1977). Il flusso di CO 2 dl suolo è molto eterogeneo, si scl spzile che temporle. Ciò è in lrg prte dovuto ll stess eterogeneità dell struttur del suolo, dell tempertur, dell umidità, dell densità di colonie tteriche e funghi e dell densità rdicle, nonché dell presenz di sostnz orgnic nel suolo. Bisogn considerre inoltre l vriilità dell diffusione dell CO 2 nel suolo, che è influenzt si d grdienti di concentrzione, come nche dl vrire dell pressione tmosferic 4

9 Figur 1.2: Modello concettule che propone le componenti i flussi di CO 2 dl suolo e i fttori che le influenzno. L respirzione utotrof e quell eterotrof sono fortemente influenzte dll disponiilità di sustrti (trsporto floemtico di croidrti verso le rdici e disponiilità di sostnz orgnic d degrdre per i microrgnismi) (modificto d Ryn et l., 2005) Le lte temperture incrementno l decomposizione dell sostnz orgnic del suolo e limitno l cpcità dei suoli di sequestrre cronio (Wright et l., 2005). Gli incendi e il disoscmento sono disturi comuni che determinno cmimenti significtivi negli stock e nei flussi di C negli ecosistemi forestli (Lw et l., 2003; Wng et l., 2003). L vegetzione, quindi, controll lo stoccggio del C in due modi: l produttività primri nett dell vegetzione determin il tsso degli input di C ll SOM. Quideu et l. (1998) mostrno che per un sito in cui il mterile prentle, i tempi di sviluppo del suolo e il clim sono gli stessi, l importo di C immgzzinto vri second del tipo di vegetzione. Così, per i suoli dove i tssi di decomposizione dell mteri orgnic sono simili, i terreni con vegetzione più produttiv vrnno un mggiore inventrio di C orgnico. In secondo luogo l vegetzione controll nche l struttur e, pertnto, l decomponiilità dell mteri orgnic ggiunt l suolo (Melillo et l., 1982). Un ulteriore meccnismo che port l sequestro del cronio terrestre è un umento dell disponiilità di zoto per le pinte dovuto d un mggiore deposizione di nitrti (Melillo et l., 1995; Schimel, 1995). C e N sono i principli fttori che determinno il tsso di decomposizione dell sostnz orgnic; l zoto è il nutriente delle pinte che è più difficile d gestire cus delle sue molteplici forme, lcune delle quli vengono fcilmente utilizzte dlle pinte e umentno l produzione vegetle; inoltre le dinmiche del C e N sono fortemente interconnesse. 5

10 Residui vegetli e microici come input dell mteri orgnic del suolo L lettier di pinte rppresent l riserv principle per l formzione dell mteri orgnic nel suolo. L quntità dell lettier di pinte, l su composizione e le sue proprietà sono fttori essenzili che controllno l formzione dell mteri orgnic dl suolo (SOM) e i processi di umificzione negli ecosistemi terrestri (Swift et l., 1979; Scholes et l., 1997). Anche l iomss microic rppresent un frzione significtiv dell mteri orgnic e i residui microici nel suolo sono prticolrmente importnti per l formzione dell humus (Hider, 1992). Per cpire le trsformzioni del C nel suolo, è essenzile conoscere l composizione chimic dell input. L lettier di ecosistemi forestli consiste principlmente di foglie o di ghi di conifere. Rmi, cortecce e frutti rppresentno solo il 21% in climi umido-temperti (Jensen, 1974) e solo 20-40% in foreste di conifere (Millr, 1974) dell lettier complessiv che cde sopr il suolo. Il contriuto dell vegetzione erce ll quntità totle dell lettier cdut è meno del 5% nelle foreste delle zone temperte (Kogel-Kner, 2002). Meentemeyer et l. (1982) hnno stimto che l proporzione di foglie nell lettier cdut sopr il suolo in foreste di conifere è di g d. m. m -2 y -1. Un simile ordine di grndezz èstimto nche per l lettier sopr il suolo di foreste decidue. In generle, l quntità medi dell input totle di lettier sopr il suolo nelle foreste ument con il decrescere dell ltitudine e corrisponde d un umento dell produttività delle foreste di conifere oreli ( g d. m. m -2 y -1 ) quelle tropicli ( g d.m. m -2 y -1 ) (Wring nd Schlesinger, 1985). Nelle foreste nturli, il detrito legnoso non è rimosso e perciò rppresent un importnte componente dell input dell mteri orgnic totle (Hrmon et l., 1986; Preston et l., 1998). Invece, nelle foreste ltmente sfruttte dll uomo, l mggior prte del detrito legnoso e i tronchi sono rimossi e l input lettier è spostto nell composizione d legno mterile non legnoso. Un considerevole proporzione del mterile orgnico è incorporto nel suolo come input sotto il suolo, d esempio l lettier di rdici e l rizodeposizione. Su un medi glole, pprossimtivmente 30, 50 e 75% dell iomss totle di rdici si present l di sopr di 10, 20 e 40 cm di suolo (Jckson et l., 1996). L mssim lunghezz delle rdici dipende dll specie di pinte, m possono essere molto più lunghe di qunto è comunemente stimto (Richter nd Mrkewitz, 1995; Cndell et l., 1996). L input dell lettier di rdici nel suolo può verificrsi grnde lunghezz e port il C negli orizzonti più profondi del suolo (Nepstd et l., 1994; Trumore et l., 1995). L tundr, le foreste oreli, e le prterie temperte hnno 80-90% delle loro rdici l di sopr dei 30 cm, mentre deserti e foreste conifere temperte hnno solo 50% delle loro rdici l di sotto di 30 cm. L rizodeposizione, d esempio tutto il C orgnico rilscito dlle rdici vive, è un importnte input per l mteri orgnic del suolo nche se l mggior prte degli essudti sono rpidmente consumti di microorgnismi del suolo (Kogel-kner, 2002). Ovvimente dt l gross vriilità dell lettier srà estremmente vriile l qulità dell riserv di cronio che può essere costituit d un mpi gmm di molecole semplici, composti polimerici e mcromolecole romtiche come le lignine; il cronio in queste molteplici forme è utilizzto come fonte di energi per l crescit e le ttività vitli e come mteri prim per l sintesi di tessuti vegetli. Le molecole croniose delle lettiere si possono suddividere in tre ctegorie principli ste sull divers velocità di degrdzione d prte dei microorgnismi decompositori: sostnze soluili, polisccridi delle preti cellulri e lignine (Mindermn, 1968; Mc Clugherty & Berg, 1987). Le sostnze soluili dell lettier sono rppresentte qusi intermente d croidrti, proteine ed cidi grssi e sono le prime scomprire si per fenomeni di liscivizione, si per ctolismo diretto compiuto soprttutto di tteri; le perdite in peso dei primi stdi dell decomposizione 6

11 coincidono proprio con l loro ossidzione. Queste sostnze, però, rppresentno, soprttutto in lettiere di ghifoglie, un porzione limitt dell riserv totle di cronio e l loro influenz sull complessiv velocità di decomposizione è perciò piuttosto ss. Tr le sostnze soluili, proteine, mido e clorofill costituiscono principlmente il mterile di ccumulo nelle foglie. Le proteine rppresentno uno dei componenti più ondnti nelle cellule vegetli. Consistono di polipeptidi, ctene di vri mminocidi di vri lunghezz e con differenti funzioni come enzimi, proteine trsporto, regoltori, sostnze di ccumulo o proteine di struttur. Le proteine delle pinte e dei tessuti microici possono essere decomposte d un moltitudine di microorgnismi e sono considerte essere i componenti meno stili delle pinte con l più lt velocità di turnover (Mrtin nd Hider, 1986). Tuttvi mterile tipo peptidi è trovto nel suolo ed è stto mostrto essere stilizzto nel suolo per lunghi periodi di tempo (Mrtin nd Hider, 1986).. L mido è un importnte deposito di polisccridi nelle pinte vscolri, m è nche presente in lcune lghe e tteri. L mido è fcilmente degrdto d microorgnismi eroi e neroi. Le clorofill e i pigmenti ccessori presenti nelle cellule vegetli e in prticolre nelle cellule fotosinteticmente ttive vengono fcilmente degrdti. Durnte l senescenz delle foglie l clorofill è decompost, mentre i crotenoidi (pigmenti gilli) si ccumulno e nuove ntocinine rosse sono sintetizzte, dndo l colorzione utunnle delle foglie (Mtile, 2000). L nello di porfirin è degrdto in differenti step in prodotti senz colore (Hendry, 1988; Hortensteiner, 1999), che vengono decomposti nel suolo, come i crotenoidi e le ntocinine, m il loro destino e l loro rilevnz non è not. I polisccridi di prete comprendono cellulose, emicellulose e pectine e rppresentno in genere l porzione più consistente dell riserv di cronio nell lettier indecompost. L cellulos è il più comune componente formto d unità di glucosio uniti con legme ß 1-4 formnti lunghe ctene orgnizzte in fire. Ess costituisce tr il 10-50% del peso dell lettier. L cellulos è il costituente principle di tutti i tessuti vegetli. Si stim che pinte, lghe e tteri ne producno circ cento milirdi di tonnellte ll nno (Ricci, 2008). Nel suolo sotto condizioni eroiche l cellulos si decompone lentmente(mrtin nd Hider, 1986). Gli orgnismi decompositori dell cellulos sono principlmente i funghi, insieme d lcuni eutteri. Nel terreno i funghi d ttività cellulolitic hnno un ruolo importnte specilmente nei terreni cidi, dove l ttività tteric è molto ridott. Tr i funghi vi è Trichoderm resei, e ltri generi come Penicillium e Chetomium. Nei suoli minerli è possiile trovre l cellulos solo in trcce. Prticolri gruppi di tteri possono, inoltre, degrdre l cellulos lentmente d cidi sso peso molecolre sotto condizioni neroiche. Comunque, un reltivo rricchimento di cellulos di solito vviene sotto condizioni neroiche, come nell formzione dell torier (De Leeuw nd Lrgeu, 1993). L degrdzione dell cellulos è medit dlle cellulsi, un complesso di enzimi che giscono successivmente nel corso dell ttcco dell fir di cellulos ntiv: un prim fse vree l funzione di ttivre l cellulos ntiv e renderl ccessiile l secondo enzim, che ne determin l idrolisi in unità più piccole. Queste sono infine idrolizzte d un terzo enzim, l celloisi, in glucosio (Tonzing nd Mrrè, 1980). Le emicellulose sono formte d zuccheri semplici come mnnosio, glttosio, rinosio e xilosio. Le quntità e i tipi di emicellulose vrino in se lle specie vegetli che costituiscono le lettiere: le differenze tr le emicellulose riflettono soprttutto le differenti concentrzioni di mnnosio e xilosio (Eriksson et l.,1990). Il contenuto e l composizione delle emicellulose sono differenti nel legno e nell lettier di pinte decidue e di conifere. Il legno deciduo contiene ¾ di pentosi e ¼ di 7

12 esosi, mentre l relzione è invers per pinte di conifere (Fengel nd Wegener, 1984). Le emicellulose insieme possono rggiungere il 30-40% delle fire e differenz delle cellulose sono rmificte. Le pectine sono complessi polisccridi fortemente rmificti, che consistono principlmente di glttosio e rinosio, e rppresentno per esempio le sostnze legnti, specilmente in pinte ercee e frutti, e si trovno nell prete primri. L pectin compone un piccol proporzione del mterile nelle pinte in tessuti legnosi e in grmincee (pprossimtivmente l 1% nel mterile legnoso). Emicellulose e pectin sono decomposte d molti tteri eroici ed neroici e funghi. Emicellulose e pectine sono più idrosoluili e sono decomposte più fcilmente delle cellulose, che sono nche più ondnti. Queste sostnze comincino d essere decomposte suito dopo l scomprs delle sostnze soluili, più lentmente rispetto queste: l loro iodegrdilità può essere ulteriormente ridott dll vicinnz fisic dell lignin che, pur non legndosi chimicmente, rppresent un forte ostcolo meccnico per l zione delle cellulsi tteriche. Secondo ltri utori ci sree un ver e propri fusione tr i due gruppi di composti (Lundwquist et l., 1980). Un esperimento in mesocosmo compiuto su quttro specie di ltifoglie h mostrto dopo 90 giorni di incuzione perdite medie del 90,5% per i lipidi, del 50,2% per i composti idrosoluili, e del 40,6% per cellulose ed emicellulose (Cortez ed l., 1996). Cosi come per le sostnze soluili nche questo gruppo di composti croniosi e prevlentemente utilizzto di tteri. L lignin è un costituente fondmentle dell prete delle cellule vegetli, cui, grzie ll su ntur chimic, fornisce un notevole grdo di rigidità strutturle, oltre che di protezione d eventuli ttcchi microici. In ntur, dopo l cellulos, è il iopolimero più ondnte e contriuisce in lrg misur, ll formzione del detrito vegetle. Per qunto rigurd l struttur, l lignin è un complesso iopolimero morfo tridimensionle, costituito d tre differenti unità fenilpropniliche (siringile, guicile e p-idrossifenile), ssemlte prtire d precursori come, l lcool cumrilico, l lcool coniferilico e l lcool sinpilico), trmite, lmeno, 10 diversi tipi di cross-links C-C e C-O-C, di cui, l mggior prte, non è idrolizzile (Higuchi, 1990). I tteri degrdtori dell lignin sono stti riconosciuti solo recentemente (Florenzno, 1989) e sono rppresentti d Nocrdi, Streptomyces, Pseudomons, Aeromons, Flvocterium e Xnthomons. Molti microrgnismi degrdno l lignin incompletmente cus dell mncnz dell cpcità enzimtic di ttcco di tutti i vri componenti strutturli del polimero. In tli csi si hnno residui di lignin chimicmente ltert. I frmmenti che non possono essere ulteriormente metolizzti, sono proilmente lierti come prodotti idrosoluili di degrdzione incomplet dell lignin. L degrdzione dell lignin d oper di funghi è determint prevlentemente d quelli pprtenenti l mrciume molle (Ascomiceti, funghi imperfetti), l mrciume runo e l mrciume inco (Bsidiomiceti). Dunque, in ntur, l decomposizione dell lignin, vviene, grzie ll prtecipzione di differenti clssi di enzimi, in grdo di tture si processi ossidtivi che riduttivi e rezioni di polimerizzzione, si enzimi (le emicellulsi) cpci di scindere i complessi lignin-polisccridi (Tuor et l., 1995). Molto spesso, ciscun sistem enzimtico è, in reltà, costituito d un molteplicità di isoenzimi, cpci di operre sinergicmente (Frrel et l., 1989) e proilmente evoluti come conseguenz dell eterogeneità del sustrto e dell vrietà di prodotti intermedi, durnte i diversi stdi del processo di iodegrdzione e second dell specie vegetle considert (Tuor et l., 1995). Le perossidsi e le lccsi, entrme metlloproteine, costituiscono gli enzimi 8

13 chive del processo di iodegrdzione dell lignin e recenti studi (Tuor et l., 1995) hnno contriuito delinerne, in mggior dettglio, i meccnismi di funzionmento: l ligninperossidsi e l mngnese-perossidsi, pprtenenti ll clsse delle perossidsi, ossidno il sustrto ttrverso due pssggi consecutivi di ossidzione d un elettrone, mentre l lccsi è un fenol-ossidsi d mpi specificità di sustrto, in grdo di ossidre sustrti fenolici e non, ttrverso l sottrzione di un singolo elettrone. Durnte questi processi di ossidzione, nche per effetto dell zione di chelnti metllici sso peso molecolre, quli siderofori e glucopeptidi, e di complessi del mngnese d elevt vlenz, si ssiste ll formzione di intermedi rdicli ctionici, fenossici e enzilici, che svolgono un ruolo crucile nell degrdzione dell lignin, in qunto sono in grdo di indurne l depolimerizzzione, ttrverso l rottur di specifici legmi. Tr i residui vegetli che giungono l suolo trovimo nche tnnini e ltri polifenoli, lipidi, cutin e suerin. I tnnini sono componenti quntittivmente importnti di vrie prti delle pinte, soprttutto dicotiledoni. Nei funghi, lghe, muschi e grmincee sono di minore importnz. Essi giocno un importnte ruolo come difes dell pint contro insetti fitofgi mstictori o nimli (Hslm, 1981) e sono considerti essere un importnte fttore di controllo dell decomposizione dell lettier (Swift et l., 1979; De Leeuw nd Lrgeu, 1993). Sono disponiili poche nlisi sull decomposizione dei tnnini nel suolo. L loro composizione chimic è piuttosto compless, e risult perciò difficile misurre l quntità di tnnini nei residui delle pinte, il loro metolismo e turnover. Yu e Dhlgren (2000) hnno riportto che il recupero di tnnini d foglie è limitto dll formzione di complessi proteine-tnnini. I lipidi sono sostnze insoluili in cqu m estriili con solventi non polri, come cloroformio, esno, etere o enzene (Dinel et l., 1990). I lipidi sono un gruppo eterogeneo di sostnze presenti si nelle pinte che nei microorgnismi. I lipidi delle pinte consistono di differenti gruppi strutturli. Essi coprono l superficie di foglie e di ghi con un sottile strto che compone l cuticol. I lipidi nel suolo originno dlle pinte così come di microorgnismi, mentre gli nimli del suolo giocno un ruolo minore. In prticolre, l cutin e l suerin sono poliesteri presenti nelle pinte vscolri. L cutin è un sostnz che si deposit in molte preti cellulri vegetli e sull superficie estern delle preti delle cellule epidermiche, dove form uno strto detto cuticol, nel qule cere sso peso molecolre e grssi si concentrno. L composizione individule dei polimeri di cutin dipende dll specie di pinte, lo stto e lo sviluppo, e dlle condizioni mientli. L suerin è un componente dell prete delle cellule del sughero e si trov nche nelle nde del Cspry dell endoderm. Studi recenti (McKinney et l., 1996) mostrno che l cuticol di lcune pinte, soprttutto Agve mericn, contiene un iopolimero non-idrolizzile che consiste di ctene di polimetilene in ddizione mterile poliestere idrolizzile. L struttur di questo polimero è ncor in discussione e proilmente contiene nche nelli enzenici funzionlizzti in ddizione i componenti liftici (McKinney et l., 1996). Quest mcromolecol, clssifict come cutn, semr essere resistente ll decomposizione e così può ccumulrsi nel suolo se presente nel mterile di prtenz (Tegelr et l., 1989). Recentemente, componenti del cutn, sono stti isolti in suoli forestli (Augris et l., 1998). Cutin e suerin sono trovti si nel suolo che nei sedimenti. L proporzione di suerin d lettier di rdici, in confronto ll cutin, ument con l umentre dell profondità del suolo (Riederer et l., 1993; Nierop, 1998). Nel suolo si trovno nche residui specifici di funghi e tteri. 9

14 Come nell prete cellulre delle pinte, l prete cellulre dei funghi consiste principlmente di omo- e eteropolisccridi (Rogers et l.,1980; Wessels nd Sietsm, 1981; Peerdy, 1990). L prete cellulre di lcuni funghi contiene nche un lt proporzione di proteine. Lipidi e melnine sono componenti di minore quntità dell prete cellulre fungin. L unità se dell prete cellulre di funghi e nche dell esoscheletro degli insetti è l chitin. Ess è compost di N-cetil- D-glucosmin in legmi β-(1-4)-glicosidici. I funghi sintetizzno nche vrie mtrici di polisccridi (glucni) come componenti dell prete cellulre che differisce nel tipo di legmi fr le unità di glucosio. L struttur polisccridic, l chitin e β-glucni, sono molto cristllini, sostnze non soluili in H 2 O mentre l mtrice polisccridic è morf o solo deolmente cristllin e soprttutto soluile in H 2 O. I funghi, m nche lcuni tteri sintetizzno vrie melnine che servono come componenti dell prete cellulre, o incorporte nell struttur dell prete cellulre o nel loro strto più esterno (Butler nd Dy, 1998). I pigmenti di melnin contengono proteine, croidrti, lipidi e un centro polimerico che consiste di vri tipi di monomeri di fenoli, indoli, chinoni, idro-chinoni e semichinoni. L struttur intrmolecolre dei componenti individuli è poco conosciut e non ci sono conoscenze dell struttur inttt di lcune melnine fungine (Bell nd Wheeler, 1986; Butler nd Dy, 1998). Le melnine ssorono l luce visiile nell intero spettro e sono perciò colorte neromrrone. A cus dell loro struttur non idrolizzile esse proteggono l prete cellulre contro l decomposizione microic con enzimi idrolitici Butler nd Dy, 1998). E spesso ssunto che le melnine rppresentno precursori di sostnze umiche nel suolo (Siz- Jimenez, 1996). Purtroppo è conosciuto vermente poco circ l loro composizione o decomposizione nel suolo. Butler e Dy (1998) riportno che gli enzimi lignolitici di funghi del mrciume inco sono cpci di degrdre completmente le melnine fungine e tteriche. L prete cellulre tteric è invece compost dll murein, un peptidoglicno, e contiene croidrti come pure mminocidi (Rogers et l., 1980, Koch, 1990). Il croidrto principle dell murein è composto d N cetilglucosmmin e cido N-cetil murmico. Mentre l glucosmmin è nche trovt negli insetti e funghi, l cido murmico si trov solo nei tteri. Seene l prete cellulre dei polisccridi dei microorgnismi sono fcilmente decomponiili, le unità se come glucosmmine, glttosmmine e cido murmico sono trovti nel suolo dopo idrolisi (Stevenson, 1994) ed essi si ccumulno durnte l decomposizione (Kogel nd Bochter, 1985; Coelho et l., 1997). Inoltre i tteri producono un moltitudine di componenti strutturli come l cido teiconico, teicuronico, lipoteico e lipopolisccridi (De Leeuw nd Lrgeu, 1993). Poco è noto circ il loro destino nel suolo. Durnte l ultim decde un numero di lghe e tteri è stto riportto contenere quntità sostnzili di iomcromolecole liftiche insoluili, non idrolizzili, dette lgni e tterni. Essi derivno dll condenszione di lipidi complessi e sono loclizzti nell prete cellulre (De Leeuw nd Lrgeu, 1993). Essi possono essere reltivmente resistenti ll iodegrdzione e così hnno un lto potenzile d ccumulrsi nel suolo (Augris et l., 1998). 1.3 Decomposizione dell lettier Un primo sequestro del cronio d prte del suolo è, come già ccennto, il diretto risultto dell decomposizione dell lettier che lsci prodotti reclcitrnti che si ccumulno nello strto orgnico più superficile del suolo. D ltr prte nche più in profondità è possiile ritrovre nel 10

15 suolo minerle ccumulo di mteri orgnic e quindi C; in prticolre quest mteri orgnic che comprende nche sostnze liscivite, si ttcc lle prticelle minerli, formndo sostnze ncor più reclcitrnti e complesse; inoltre non isogn dimenticre che quest mteri orgnic è meglio protett d disturi come il fuoco o prtiche forestli. L decomposizione si verific grzie tre processi distinti: liscivizione, frmmentzione e ctolismo (Swift et l., 1979). L liscivizione è un processo chimico-fisico che implic l rimozione dell componente idrosoluile dell lettier, opert dll cqu piovn. L liscivizione inizile dell lettier è stt studit d diversi utori (Nykvist, 1959; 1961,, 1963; Jung, 1971; Tylor e Prkinson, 1988; Prson et l., 1990; Irhim et l., 1995), che hnno evidenzito come questo processo poss influenzre, nche considerevolmente, le fsi successive dell decomposizione. Con l liscivizione l lettier perde elementi minerli, come C, K, Mg, composti orgnici, in primo luogo croidrti e successivmente proteine e cidi orgnici (Mngenot nd Tuotin, 1980). Generlmente, gli elementi minerli lierti vengono rpidmente rissimilti dlle pinte o immoilizzti nel terreno, mentre le sostnze orgniche liscivite possono servire d sustrti utili per il metolismo dei micro-orgnismi nei sottostnti strti di lettier stdio di decomposizione più vnzto. Tuttvi, in cso di prolungt liscivizione, l lettier può diventre più reclcitrnte ll decomposizione, come conseguenz dell perdit ingente di composti orgnici soluili, prontmente degrdili (Mngenot nd Tuotin, 1980). L entità del fenomeno dell liscivizione dipende si d fttori interni, legti lle crtteristiche strutturli e qulittive del detrito vegetle costituente l lettier e che determinno l cpcità dell lettier di ssorire cqu, quli lo spessore dell cuticol, e l presenz di strti cerosi superficili che riducono l liscivizione di composti potenzilmente tossici oltre d iniire l penetrzione fungin (Perein et l., 1998); m nche d fttori mientli. Ad esempio, l liscivizione è mggiore in condizioni eroiche rispetto quelle neroiche (Jung, 1971); è ccelert per mienti temperti in presenz dell luce (Nykvist, 1959; 1961, ) ed ument ll umentre dell tempertur (Nykvist, 1959; 1961, ); inoltre può essere influenzt dll entità delle precipitzioni (Buldgen, 1982), soprttutto se ccompgnte dl vento (Tukey, 1970). L liscivizione può determinre cmimenti nel peso e nell composizione chimic dell lettier, e l velocità con l qule i vri composti, si orgnici che inorgnici, vengono perduti, è funzione si dell loro ntur chimic, che dell specie vegetle d pprtenenz dell lettier in esme (Irhim et l., 1995). In ogni cso, i principli cmimenti semrno rigurdre le concentrzioni nell lettier, di zuccheri soluili, lignin e cellulos, con un nett diminuzione dell concentrzione di zuccheri e cellulos ed un cospicuo umento dell lignin. Anche il rpporto lignin/n può umentre significtivmente per effetto dell liscivizione (Irhim et l., 1995). Nel Bcino del Mediterrneo è stto possiile evidenzire che nelle ghifoglie L importnz dell liscivizione nel processo degrdtivo complessivo è notevolmente minore rispetto lle ltifoglie, tr le quli, per esempio l lettier di Cstne Stiv M. h perdite doppie per liscivizione (14,7%) rispetto ll lettier di Fgus Sylvtic L. (6,9%) (Irhim et l., 1995). In effetti, nche se diversi utori hnno riscontrto un cert correlzione tr il pttern di liscivizione e quello di ssorimento dell cqu d prte dell lettier (Bernhrd-Reverst, 1972; Ngy nd Mculey, 1982; Moore, 1986), per le sclerofille del Bcino del Mediterrneo non è stt ncor trovt un relzione sttisticmente significtiv, tr l entità dell ssorimento di cqu d prte dell lettier e l successiv perdit di peso legt ll liscivizione (Irhim et l., 1995). 11

16 L frmmentzione dell lettier è un processo meccnico compiuto dgli inverterti detritivori del suolo che ttccno l lettier, l msticno, l ingeriscono, lcuni l digeriscono przilmente e l eliminno rielort con le feci. Nel pssggio del mterile ttrverso il sistem digestivo l lettier viene principlmente rielort nell su struttur fisic, nche se in lcuni csi il processo può essere ccompgnto d modificzioni chimiche enzimtiche. L lettier frmmentt e digerit è ristrutturt in mnier tle d vere un rpporto superficie/volume più lto, e un struttur che fvorisce il successivo ttcco d prte di tteri e funghi decompositori. Il ctolismo rppresent l insieme delle rezioni chimiche ed enzimtiche responsili dell ossidzione dei composti orgnici presenti inizilmente nell lettier. L comunità tteric e fungin, grzie ll vriilità enzimtic, è in grdo di compiere un mpi serie di rezioni. Queste rezioni di ossidzione possono essere complete e portre ll formzione di composti inorgnici o possono essere incomplete. Nel secondo cso si formno composti intermedi che possono vere vri destini: lcuni composti possono essere incorporti di microrgnismi ed essere utilizzti come sustrti per l iosintesi di tessuti corporei, ltri, spesso l porzione più consistente, entrno fr prte dell mteri orgnic del suolo sotto form di humus. L lettier può inoltre perdere un ulteriore frzione di mteri medinte rezioni di ossidzione non enzimtiche che generno forme inorgniche soluili e voltili o intermedi orgnici soluili che sono poi lisciviti (Swift et l., 1979). I due spetti più importnti del ctolismo dell lettier in decomposizione sono l minerlizzzione e l formzione dell humus. L minerlizzzione (Fig. 1.3) comprende dll insieme delle zioni iologiche di degrdzione del detrito orgnico e si conclude con il rilscio di CO 2 e nutrienti minerli. Grzie i loro sistemi enzimtici, i microrgnismi del suolo sono in grdo di degrdre efficientemente l qusi totlità dei susrti presenti nell lettier regolndo così il rilscio di nutrienti fondmentli, quli N, S, P e F (Swift et l., 1979; Bergli et l., 1993). In tl modo i nutrienti sono resi disponiili per le pinte e non restno immoilizzti nell necromss. L componente di mteri orgnic mort più resistente ll degrdzione suisce un processo di umificzione e viene trsformt in humus (Fig. 1.3), complesso di molecole polimeriche con crttere morfo. LETTIERA (struttur ncor orgnizzt) MINERALIZZAZIONE (più o meno rpid opert dll ttività iologic) NH3 (HNO3) PO4 SO4 Azoto UMIFICAZIONE tmosferico Complessi MINERALIZZAZIONE SECONDARIA NH3 (HNO3) (deriv d processi fisico-chimici e iologici) umici (lent, opert dll ttività iologic) PO4 SO4 Figur 1.3: Processi di trsformzione dei detriti vegetli ed nimli presenti nell lettier, d oper dei microrgnismi del suolo (modificto d Duchufour, 1950). 12

17 Durnte il processo di umificzione, i prodotti intermedi, derivnti di complessi processi di ossidzione ed idrolisi dei composti chimici presenti nell lettier, vnno incontro fenomeni di ciclizzzione e polimerizzzione, il cui risultto è l sintesi di colloidi orgnici zotti ed elettronegtivi (Fig. 1.4), i quli, formndo complessi rgillo-umici con i composti rgillosi del suolo (Fig. 1.4c), svolgono le seguenti importntissime funzioni: migliorno l struttur e l porosità del terreno, umentndo l permeilità dei terreni rgillosi e l cpcità idric di quelli siosi; implementno l resistenz l dilvmento dei nutrienti, fvorendo l ssimilzione di questi ultimi, d prte delle pinte (Fig. 1.4); umentno il potere tmpone del terreno (grzie ll loro zione cidificnte), crendo così un miente più consono per le ttività enzimtiche e l crescit dei microrgnismi. chelno i metlli pesnti, sequestrndoli dll miente circostnte. Figur 1.4: ) Micell elettronegtiv di rgill o humus, con criche ioniche positive ttrtte ll su superficie ( modificti d Eyre, 1968). ) Meccnismo di rilscio degli ioni nell soluzione del suolo, d prte dello scmitore ionico, costituito d rgill e humus. I nutrienti minerli vengono poi ssoriti dlle pinte, livello dei peli rdicli ( modificto d Finck, 1969). c) Prticelle del suolo, formte dll ggregzione di composti orgnici umici o di ltr ntur, con prticelle minerli. Nei micropori, si not l presenz di cellule tteriche e fungine (d Florenzno, 1983). Anche l humus può essere degrdto seene con velocità molto ss, e lierre nutrienti minerli secondo un processo di minerlizzzione secondri (Fig. 1.3). Il processo opposto ll minerlizzzione è l immoilizzzione, cioè l incorporzione dei nutrienti inorgnici d prte degli orgnismi decompositori per formre molecole orgniche complesse Un modello per l decomposizione L decomposizione è stt studit d molti utori che hnno cercto di ricvrne un modello che potesse descrivere l dinmic del processo nel tempo ed evidenzire i fttori che lo regolno e l loro successione temporle. Ci sono numerose funzioni mtemtiche che possono essere uste per 13

18 descrivere il processo dell perdit di mss dell lettier (Howrd nd Howrd, 1974). Un modello mtemtico molto usto, il modello singolo esponenzile (Jenny et l. 1949; Olson 1963), è un equzione di cinetic di primo ordine. Un condizione se per pplicre quest equzione è che il processo decompositivo vviene velocità costnte. L formul che lo descrive (Wieder nd Lng, 1982) è: M t =M 0 e -kt ed è spesso ust nell form ln(m t /M 0 )=-kt. In entrme le equzioni, M 0 è l mss inizile, M t l mss un certo tempo, t, e k è l velocità costnte di decomposizione. Il modello singolo esponenzile è sto sull ssunzione che l velocità di decomposizione è costnte, e che tutto il mterile di prtenz si decompone. Aer et l. (1990) hnno suggerito che questo modello è utile per un vrietà di lettiere che hnno perso fino l 20% del peso inizile. Grzie ll su reltiv semplicità, e ll su pplicilità lle prime fsi dell decomposizione, questo modello è lrgmente usto (Gholz et l., 2000). Un modello più complesso, chimto modello doppio esponenzile, us un esponenzile doppio con due costnti di velocità di decomposizione: M t =Ae -k 1 t + Be -k 2 t Queste costnti possono essere collegte due differenti componenti dell lettier, o due differenti fsi dell decomposizione (Lousier nd Prkinson 1976). Anche il modello triplo (Couteux et l. 1998) si s sull ide che è necessrio usre differenti velocità per differenti componenti del sustrto: M t =Ae -k 1 t + Be -k 2 t + Ce -k 3 t Questo modello divide l lettier in tre componenti, ciscuno con differenti velocità di decomposizione e stim, per ciscuno di essi, differenti costnti di velocità, permettendo di vlutre l velocità potenzile di decomposizione per gli stdi più trdivi. Prticolrmente vlido e molto utilizzto è il modello di Berg e Stff (1980), secondo cui l decomposizione comprende due fsi, un inizile e un trdiv, crtterizzte d differenti velocità e regolte d fttori diversi (Fig. 1.5). Nell fse inizile l lettier mostr un perdit di peso elevt e l velocità di decomposizione è strettmente influenzt dlle condizioni climtiche e dll composizione chimic inizile dell lettier, contenuto di N, S, croidrti semplici e sostnze soluili, m nche d prticolri crtteristiche morfologiche e strutturli. Nell fse trdiv l velocità dell decomposizione diminuisce ed è regolt dl contenuto dell lettier in sostnze reclcitrnti, soprttutto in lignin (Berg e Stff, 1980; Berg et l., 1982; Berg e Ekohm, 1991). Con il procedere del processo degrdtivo, poiché l quntità reltiv di lignin ument, il controllo esercitto d quest molecol divent sempre più rilevnte. Secondo questo modello di decomposizione l lettier rggiunge un vlore limite di peso perso (Fig. 1.5), cioè l velocità di degrdzione dell mteri orgnic tende d un vlore sintotico, rggiunto il qule, l degrdzione può continure un velocità ssissim e l lettier rimnente v costituire il pool di sostnz orgnic stile del suolo (SOM). Quindi, in quegli ecosistemi terrestri in cui i limiti mssimi di decomposizione per le lettiere sono più ssi, l ccumulo di sostnz orgnic sotto form di humus srà mggiore. Il vlore limite di decomposizione può essere stimto trmite l equzione propost d Berg et l. nel 1995 (Fig. 1.5). 14

19 Decomposizione (%) Questo vlore limite è molto vriile nell mito delle diverse lettiere, m spesso nche dell stess specie, cus dell composizione chimic inizile dell lettier, delle condizioni climtiche che crtterizzno l produzione di lettier e l su decomposizione, dei fttori iologici che possono gire direttmente sul processo o sulle ttività fisiologiche e metoliche degli orgnismi che vi operno. Ad esempio Berg et l. (1995) riportno vlori limite di perdit di peso del 100% per Pinus contort, del 65% circ per Pice ies e del 50% per Aies l. Limite sintotico per l decomposizione Tempo m.l. = m (1 e -kt/m ) m.l.: perdit di peso (%) t: tempo (giorni) m: mssim perdit di peso rggiunt K: velocità di decomposizione Figur 1.5 : Modello sintotico per l dinmic di decomposizione ed equzione per il clcolo del vlore limite di decomposizione dell lettier (Berg et l., 1995). Il modello sintotico di decomposizione descritto, comunque, f riferimento d mienti sperimentli in cui non c è l effetto dell fun del suolo (Howrd e Howrd, 1974) o sistemi in cui l fun del suolo h un ssissim ttività limitt gli stdi inizili del processo (Berg et l.,1996) Alcuni fttori che influenzno l decomposizione Insieme ll qulità dell lettier, il fttore clim è il più importnte regoltore dell fse inizile dell decomposizione. In prticolre nelle ree soggette clim sfvorevole (siccità o sse temperture), l decomposizione ppre essere influenzt principlmente d fttori climtici, mentre in ree crtterizzte d clim fvorevole (disponiilità di cqu, tempertur mite), è l qulità dell lettier che influenz principlmente il processo (Coùteux et l., 1995). Il fttore climtico che incide mggiormente sull decomposizione è l tempertur (Witkmp, 1966; Lousier e Prkinson, 1976; Hel, 1979; Edmonds, 1980): prità di ltre condizioni, l velocità di decomposizione è mggiore temperture elevte e diminuisce con l ltitudine (Shnks e Olson, 1961). Con l umentre dell ltitudine, cus dell diminuzione dell tempertur, il tsso di produzione dell lettier di foglie diminuisce, mentre l ccumulo di sostnz orgnic nel suolo ument, poiché rllent l su degrdzione. Anche i cicli giornlieri dell tempertur possono influenzre l velocità di decomposizione dell lettier. Nelle zone temperte l ttività microic è più elevt mezzogiorno qundo l tempertur è più lt (Witkmp, 1966). Vrizioni di tempertur possono influenzre non solo l ttività dell microflor m nche l composizione in specie. Comunque ogni specie microic richiede temperture ottimli diverse, e 15

20 poiché l composizione dell microflor vri d luogo luogo non è possiile stilire un unico vlore ottimle per l decomposizione dell sostnz orgnic. Nei processi di decomposizione temperture sse in genere riducono l presenz soprttutto dei detritivori e possono ritrdre l crescit e l ttività dell microflor. L effetto delle sse temperture si f sentire soprttutto in foreste decidue di mienti temperti in cui il regime pluviometrico è costnte e l umidità nche; questo è stto osservto d Cortez (1998) su lettiere miste di ltifoglie dello stesso tipo incute in siti con temperture diverse, nel sito più freddo l velocità di perdit di peso er più ss e il limite mssimo di decomposizione minore. In foreste decidue temperte vlori ssi di tempertur hnno un effetto ritrdnte soprttutto sulle fsi inizili dell decomposizione, dl momento che l cdut delle foglie v coincidere proprio con l vvento dell stgione fredd. Un ltro spetto d prendere in considerzione proposito dell tempertur è che gli pporti di mterile orgnico l suolo sono influenzti dll tempertur dell'ri, mentre il tsso di decomposizione è mggiormente controllto dll tempertur del suolo. Anche le proprietà del suolo possono influenzre l velocità di decomposizione dell sostnz orgnic. Un ltro fttore fisico fondmentle nel processo di decomposizione è l umidità mientle. L umidità e le precipitzioni sono prmetri molto importnti perché regolno l disponiilità dell cqu necessri si per l crescit dei tessuti, si per l ttività dell mggior prte degli orgnismi decompositori. In mnier indirett l umidità mientle può influenzre ltri fttori come l erzione ed il ph. Nel micromiente dell decomposizione detritivori e decompositori ssorono l cqu ttrverso le loro strutture esterne protettive, e soprttutto tteri e funghi sono in grdo di regolre il proprio miente osmotico interno, così d mntenerlo sempre ipertonico rispetto l mezzo esterno. Nturlmente qunto più ss è l umidità estern tnto mggiore è l energi spes di decompositori per mntenere il ilncio idrico; tnto minore srà perciò l loro ttività decompositrice. L umidità dell lettier e del terreno dipende dll pporto d cqu medinte le precipitzioni, dll intercettzione d prte dell vegetzione e dlle perdite dovute d evpotrspirzione e drenggio. Importnti sono nche l tempertur dell ri e del suolo, l ntur fisic del terreno e le crtteristiche dell copertur vegetle. In un ecosistem forestle l umidità del suolo tende mntenersi stnz lt nche qundo l pporto delle precipitzioni non è elevto cus dell intercettzione delle chiome degli leri, le quli l tempo stesso umentno l omreggimento riducendo l evpo-trspirzione (Wilson, 1993). Vn Cleve e Sprgne (1971) hnno osservto che i livelli respirtori di lettier mist, prelevt dlle foreste oreli d intervlli regolri nel corso dell nno, erno costnti, d eccezione del periodo estivo in cui diminuivno in concomitnz con l riduzione dell umidità sotto il 50%. Risultti di Olofsson (1988) evidenzino l importnz di ritenzione del terreno in uno studio dove l velocità di perdit in peso di lettiere di Pinus silvestrys incute in tre siti dicenti umentv in proporzione ll umentre dell cpcità di ritenzione idric del terreno. L umidità può risultre un fttore limitnte soprttutto in regioni con clim mediterrneo che mostrno l lternrsi di un stgione rid con un piovos. Secondo i risultti ottenuti d Virzo de Snto et l., (1991) è in prticolre il contenuto idrico dell lettier, più che l umidità del suolo controllre l velocità di decomposizione in queste regioni. In un successivo esperimento degli stessi utori (1993) lettier di Pinus silvestrys è stt incut in siti diversi con crtteristiche climtiche diverse, e per ess sono stti osservti ndmenti di decomposizione diversi: d esempio 16

21 nel sito del Monte Turno l umidità costnte ed elevt non costituisce un fttore limitnte per l decomposizione che è controllt dll composizione chimic dell lettier, nel sito di Terzigno, invece, l stgione rid estiv comport un locco dell decomposizione che termin con il ritorno delle piogge (Virzo de Snto et l., 1993). Lo stesso discorso vle per lettier di ltifoglie (Escudero et l., 1987), che si differenzino dlle ghifoglie per un mggiore cpcità di trttenere l cqu (Irhim et l., 1995). L velocità di decomposizione dell lettier è comunque condiziont dll interzioni dei diversi fttori climtici. Per vlutre l effetto del clim sull decomposizione si ricorre, generlmente, ll uso dell indice di evpotrspirzione (AET), che si è dimostrto essere un ccurto prmetro per predire l velocità di perdit di mss dell lettier (Meentemeyer nd Berg, 1986). In un lvoro condotto d Berg et l., (1993), è stto evidenzito come, ll umentre dell indice di evpotrspirzione, procedendo d più lte più sse ltitudini, i vlori di velocità di decomposizione reltivi l primo nno, pssino dl 10,9% nel Circolo Artico, l 43,7% in Germni. Importnte è l tessitur in qunto in suoli con lti contenuti di rgill si formno complessi orgnominerli che proteggono l sostnz orgnic dll degrdzione, mentre in suoli siosi l degrdzione è più veloce. L disponiilità dei nutrienti d ltr prte regol l produttività primri e l ttività degli orgnismi edfici. Un ltro prmetro molto importnte è l'cidità del suolo che non solo influenz le rezioni chimiche m orient l'ttività iologic, in qunto il ph ottimle per lo sviluppo di popolzioni tteriche è intorno 6-7, mentre in suoli cidi e sucidi l'ttività iologic è svolt prevlentemente di funghi. L'uso del suolo influenz nel giro di pochi nni le due principli riserve terrestri di C, l sostnz orgnic del suolo e l iomss vegetle. Qundo un suolo in condizioni nturli viene disturto per ttività gricole o ricretive, usulmente si h un riduzione nell'rrivo l suolo di mterile orgnico e si ssiste d un declino del contenuto di C orgnico. L produzione primri nett ument, specilmente con l fertilizzzione, m un lrg prte dell iomss è rimoss con il rccolto. Qundo il disturo comport l distruzione dei mcroggregti, o l frmmentzione degli ggregti orgno-minerli, umentno le perdite di humus seguito di fenomeni erosivi dovuti l vento e lle precipitzioni. Inoltre l divers compttzione del suolo così come differenti proporzioni nel rpporto fr l fse solid e i pori del terreno può influenzre intensmente l'ttività degrdtiv d prte dell iomss microic presente nel suolo, portndo d un drstic riduzione dei livelli di sostnz orgnic. Molti sono quindi i fttori che determinno le quntità di mterile orgnico che rggiungono il suolo, l prte che viene convertit in CO 2, quell che viene incorport nell iomss del suolo e quell che viene convertit in sostnze umiche e complesse, nonché le interzioni di tli fttori. Il mntenimento di un livello di equilirio dell sostnz orgnic richiede che l quntità di C che rggiunge il suolo si pprossimtivmente ugule ll'emissione di CO 2 nell'tmosfer, per cui in un suolo indisturto il contenuto di sostnz orgnic rimne essenzilmente costnte nno dopo nno. Al contrrio, in un ecosistem soggetto ll'zione umn l'equilirio tr il C in entrt nel sistem ed il C perso in seguito ll minerlizzzione è spostto notevolmente verso il secondo termine. 17

22 1.4 Cronio orgnico soluile in cqu (WSOC) L mteri orgnic nel suolo e i sedimenti sono dominti d residui di pinte e dlle sostnze umiche. L intero pool di cronio orgnico nel suolo e nei sedimenti può essere clssificto in due frzioni ste sull soluilità in H 2 O: l frzione del C soluile in cqu (WSOC) nel suolo o nei sedimenti che include l intero pool del cronio orgnico che è soluile in H 2 O e il cronio orgnico insoluile (WIOC). Il secondo è l ggregto di tutto il cronio orgnico nel suolo e nei sedimenti. Un complesso flusso tr WIOC e WSOC è risultto di rezioni chimiche iotiche e iotiche (Fig. 1.6). Questi processi chimici e microiologici di trsformzione e degrdzione sono generlmente molto lenti. Il pool di WIOC può essere o vecchio e vermente stile o reltivmente giovne, con un età medi di precchie centini di nni o di solo poche decdi, rispettivmente (Co et l., 1999). Nel suolo o nei sedimenti, il WSOC può essere inoltre diviso in due pools: quello ssorito sulle prticelle (WSOC-I pool) e quello dissolto nell cqu dei pori interstizili (WSOC-II pool). Entrmi questi pool possono essere trsportti dll cqu di liscivizione e costituire il cronio orgnico dissolto (DOC) (Fig. 1.6). Figur 1.6: rppresentzione schemtic del flusso tr WSOC, WIOC e DOC. L figur 1.7 mostr i complessi orgno-minerli (residui orgnici, sostnze umiche e umin) ll interno del suolo. Essi sono tenuti insieme d forze chimiche e fisiche formre ggregti grnulri. L H 2 O che st tr gli ggregti è considert come cqu grvitzionle dei pori, e quell tenut d forze cpillri tr i complessi orgno-metlli è considert come cqu cpillre dei pori WIOC si decompone continumente per generre WSOC velocità molto lent. Dopo l degrdzione il C orgnico è ssorito sull mtrice del suolo, poi se è rilscito pss nell cqu cpillre del suolo, d qui poi per diffusione pss nei pori grvitzionli, d dove è liscivito come DOC. WSOC dissolto nell cqu dei pori cpillri può pssre nell cqu dei pori grvitzionli ttrverso un grdiente di concentrzione. WSOC ssorito negli ggregti grnulri deve essere prim stccsi dgli ggregti e poi migrre ttrverso un diffusione molecolre nell cqu di pori cpillri. 18

23 Figur 1.7: complessi orgno-minerli del suolo Molecole ltmente soluili in cqu così come glucosio o mminocidi possono distriuirsi tr l form dissolt e quell ssorit del WSOC. Esiste, quindi un certo equilirio che dipende dll velocità di degrdzione dell mteri orgnic e di processi di ssorimento o rilscio lle prticelle del suolo e diffusione del WSOC nonché dll liscivizione. L complessità di questo sistem dà un serie di prolemi nche nell determinzione dell frzione di cronio orgnico soluile nel suolo e nei sedimenti; quest frzione spesso non è totlmente estrtt e c è sempre un porzione del cronio orgnico che è soluile in cqu che rest nel cmpione del suolo dopo l estrzione (Shu To nd Bin Lin, 1996). In ccordo quest visione, si prl di WEOC ossi il cronio orgnico ottenuto d un dt mss o volume di suolo ttrverso un estrzione in soluzione cquos. L quntità del cronio orgnico soluile rimnente nell fse solid dopo l estrzione dipende dl volume dell estrente usto e dl mezzo di estrzione oltre lle proprietà del suolo o dei sedimenti e dl WSOC stesso. Il WSOC rppresent solo un piccol prte del cronio orgnico totle nel suolo (Metting, 1993). Tuttvi è considerto l principle frzione moile e rettiv del cronio orgnico così può controllre un numero di processi fisici, chimici e iologici si nell miente cqutico che in quello terrestre (Mrschner nd Klitz, 2003 ). Poiché il WSOC è l più importnte sorgente di cronio per i microorgnismi del suolo (), si l spetto quntittivo che quello qulittivo di quest frzione sono vermente importnti per gli studi dell ecosistem (Schnel et l., 2002; Gregorich et l., 2003; Klitz et l., 2003; Boln et l., 2004; Emcher et l., 2007). Nello studio di Scgli e Adni (2009), sono stti esminti 7 suoli differenti, tr cui uno sotto pino e uno sotto fggio, per quntificre il contenuto di WSOC, utilizzndo rpporti differenti suolocqu (1:1 ; 1:2; 1:5). Il più lto rpporto di estrzione (1:1) fornisce l più lt concentrzione di WEOC (mg/l) nell soluzione, qundo il rpporto suolo/cqu decresce, nche il contenuto di WEOC decresce indipendentemente dl tipo di suolo. Tuttvi, il WEOC totle estrtto dl suolo (mg/g suolo secco) non er sttisticmente differente tr l mggior prte dei suoli esminti. I suoli di pino e fggio hnno mostrto il più lto contenuto di WEOC con i rpporti 1:5 di suolo/cqu (0,914 e 0,909 mg/g suolo secco). Utilizzndo il rpporto 1:2 e fcendo vrire i tempi di estrzione del WEOC (30, 60 e 120 min) furono osservti due trend: per l mggior prte dei suoli, incluso quello sotto fggio, il tempo di estrzione non influenzv il WEOC; inoltre, per ltri suoli come quello sotto pino, come il tempo di estrzione umentv, così WEOC si riducev. Per questi ultimi 19

24 suoli, un degrdzione iologic del WEOC er esclus perché er stto ggiunto HgCl ll soluzione per prevenire questo. Proilmente un tempo di estrzione più lungo determin un fenomeno di ssorimento sulle prticelle di suolo. Inoltre i suoli forestli mostrvno differenze nell iodegrdilità del WSOC. L lettier di leri forestli (d esempio fggio, ete) contiene più molecole reclcitrnti (lignine, tnnini e fenoli) rispetto i residui dei rccolti gricoli (Kuiters nd Srink, 1986; Kuiters nd Dennemn, 1987; Chntigny, 2003) che invece hnno un più lto contenuto di molecole lili (esempio croidrti e minocidi) che possono essere fcilmente degrdti di microorgnismi (Delprt et l., 1997; Leinweer et l., 2001; Klitz et l., 2003). Molti utori hnno riportto un più lto contenuto di frzione reclcitrnte (es. cidi fenolici, composti idrofoici romtici) per lettier di leri di pino che per lettier di foreste legnose (fggio) (Kuiters nd Srink, 1986; Kuiters nd Dennemn, 1987), i quli contengono più sostnze fcilmente degrdili, idrofiliche, composti sso peso molecolre (es. zuccheri, minocidi, cidi liftici) (Kiikkilä et l., 2006). L lettier di foglie è il principle input del cronio orgnico nei suoli forestli e l decomposizione è uno dei più importnti processi che determinno l quntità del C orgnico che rest nel pvimento forestle (rticolo 20Berg et l., 2001). Durnte l decomposizione prti di lettier sono lisciviti dllo strto di lettier e percolno come cronio orgnico dissolto (DOC) nel suolo minerle (rticolo 20 Qulls nd Hines, 1991; Klitz et l., 2000). In lcuni studi, l orizzonte di lettier è considerto essere l principle sorgente di DOC nei suoli (rticolo 20 Qulls nd Hines, 1991; Michlzik nd Mtzner, 1999). Durnte l decomposizione dell lettier l re superficile specific e l permeilità dell lettier umenternno, portndo d un umento del lisciviggio del DOC. Il DOC gioc un importnte ruolo nel trsporto, minerlizzzione e stilizzzione del C nei suoli (rticolo 20klitz et l., 2000). Kuiters e Mulder (1993 rticolo 20) hnno trovto le più grndi quntità di DOC liscivito dll lettier di pinte decidue, mentre Stroel et l (rticolo ) hnno estrtto le più grndi quntità di DOC d foreste di ete se confrontte con quelle di fggio e querci. In prtic, l specie vegetle m nche il grdo di decomposizione dell lettier potreero influenzre l quntità e l qulità del DOC. L lettier fresc rilsci composti orgnici ltmente soluili e fcilmente degrdili (rticolo 20Norden nd Berg, 1990). A su volt, il reltivo rricchimento di composti lignin derivti durnte l decomposizione dell lettier (rticolo 20Norden nd Berg, 1990; Bldock et l., 1992) potree risultre in un DOC con un crttere più romtico. Questi cmimenti nell composizione del DOC potreero influenzre l su stilità microic poiché i composti lignin-derivti sono i più stili ( rticolo 20Klitz et l., 2003 ). Comunque, gli effetti dell decomposizione dell lettier sull composizione del DOC non sono stti completmente studiti poichè i cmpioni di suolo cquosi in situ contengono un miscel di DOC derivti dll mteri orgnic con differenti stdi di decomposizione. Nello studio di Don e Klitz (2005), l lettier è stt decompost in situ in littergs, ed è stt liscivit in lortorio per vlutre il rilscio del DOC, con lo scopo di esminre l effetto dell decomposizione di cinque differenti tipi di lettier sull quntità e le proprietà spettroscopiche del DOC e sull su degrdilità microic. Dllo studio è emerso che le foglie fresche hnno rilscito l più grnde quntità di DOC per tutte le lettiere, con vlori di 16.0 mg*gc -1 per il fggio, e vlori di 33.3 mg*gc -1 per il pino. Il rilscio di DOC è diminuito durnte i primi mesi dell decomposizione dell lettier per tutte e 5 le specie di lettiere esminte. Comunque, il DOC soprttutto per gli ghi tende d umentre, rggiungendo sopr il 11.2 mg *g C -1 per ete e 9.4 mg gc -1 per pino, nei mesi successivi. Il DOC estrtto d ete e pino qusi rddoppi dl qurto l 20

25 quinto mese di decomposizione. L esperimento h mostrto che l ssornz specific UV 280 nm e l indice di umificzione (HIX), dedotto dllo spettro di emissione fluorescente dei percolti di lettier, si sono distinti per le specie e second dello stdio di decomposizione dell lettier. I dti di HIX hnno indicto l più grnde romticità e complessità del DOC dll lettier di cero. Vlori molto piccoli di HIX sono stti misurti per il DOC dell lettier di pino. Questo è il cso soprttutto degli ghi freschi. Per i percolti di tutte le specie di lettier sono stti misurti vlori di proprietà spettroscopiche che umentno con l umentre del tempo di decomposizione. I percolti delle conifere (pino e ete) hnno mostrto un continuo umento dell ssornz UV e dell HIX con l umento dell perdit di mss dell lettier o con l umentre del tempo di decomposizione. A cus dell ss perdit di mss dell lettier di fggio l correlzione tr l HIX e l perdit di mss non er significtiv. Secondo Don e Klitz (2005), come osservto per le proprietà spettroscopiche, l iodegrdilità dei percolti delle lettiere dipende fortemente dlle specie di lettier. Inftti il DOC d cmpioni freschi h mostrto l più lt iodegrdilità: circ il 95% del DOC dell lettier di pino e il 77% dell lettier di ete er minerlizzto in 42 giorni. In generle, il DOC d lettier decompost (dopo i 42 giorni di decomposizione) er il 34% meno degrdile rispetto l DOC estrtto d lettier fresc. L iodegrdilità del DOC dll lettier di conifere soprttutto decresce in medi dl 95 l 50% (pino) e dl 77 l 31% (ete). L più grnde decrescit nell iodegrdilità del DOC dll lettier di conifere h coinciso con l umento dei vlori delle proprietà spettroscopiche. L minerlizzzione del DOC è correlt fortemente lle proprietà spettroscopiche. Così lti vlori delle proprietà spettroscopiche corrispondono d un ss degrdilità del DOC. Dopo un certo tempo di decomposizione l produzione di DOC tende d umentre soprttutto dll lettier di conifere. Questo può essere spiegto dll struttur del tessuto e dll composizione chimic degli ghi. Seene l lettier di pinte decidue h un sottile strto epidermico, gli ghi hnno uno spesso strto epidermico e ipodermico il qule può proteggere prte del tessuto dll essere rotto e liscivito (Esu, 1965 rticolo 20). Questo può essere l rgione per cui le foglie spesso rilscino più DOC rispetto gli ghi (Kuiters nd Mulder, 1993 rticolo 20). Cmq già dopo 12 mesi di decomposizione dell lettier gli ghi hnno rilscito più DOC rispetto lle foglie. Questo in prte spieg un più grnde flusso di DOC nelle foreste di conifere rispetto quelle decidue (Currie nd Aer). I risultti di Don e Klitz (2005), enftizzno che l lettier decompost è un importnte sorgente di DOC. Così differenti stdi di decomposizione possono essere tenuti in conto per interpretre l lettier come sorgente di DOC, poiché l più grnde perdit di mss degli ghi è risultt in un umento del DOC. L decomposizione degli ghi semr promuovere il rilscio di DOC mentre l decomposizione delle foglie no. L sol spiegzione potree essere l differente morfologi delle foglie e degli ghi come detto prim. Per il DOC di ete e degli ghi di pino, Don e Klitz (2005), hnno misurto un umento dell indice di umificzione (HIX) e dell ssornz degli UV con il procedere dell decomposizione degli ghi e di conseguenz un significtivo cmimento dell qulità del percolto dell lettier verso un più grnde complessità e romticità dei composti orgnici con l umentre dell decomposizione dell lettier. Dopo 12 mesi di esposizione in cmpo l loro ssornz medi è umentt. Questo non può essere spiegto solo d un reltivo ccumulo di mteri orgnic reclcitrnte con un lt romticità m nche con un vrizione dell fonte di DOC. Semr che negli stdi più trdivi dell decomposizione, i composti lignin-derivti (più grnde indice di umificzione e ssornz UV) contriuiscono più l rilscio del DOC rispetto ll fse inizile. Questo è confermto dll decrescit dell degrdilità del DOC dopo l 21

26 decomposizione dell lettier perché i componenti del DOC derivti dll lignin sono più stili (Klitz et l., 2003 ). Questo umento è stto pronuncito soprttutto nelle conifere. Non è stto invece trovto un continuo umento nei composti complessi e romtici per il DOC dell lettier decidu. L epidermide sottile delle foglie può non solo essere responsile dell ssenz di un umento di DOC m nche dll costnz delle sue proprietà. Le proprietà spettroscopiche misurte indicno che il pool dell mteri orgnic coinvolt nell produzione del DOC non cmi durnte l decomposizione dell lettier di foglie, come invece osservto per gli ghi. In prtic, l protezione fisic, crtteristiche fisiche intrinseche dell mteri orgnic, determinno l su stilità nei suoli. Un lt produzione di DOC con lt stilità può portre un rilevnte input di C nel suolo minerle. Secondo Don e Klitz (2005), i percolti di lettier con lte velocità di minerlizzzione di DOC non derivno generlmente dll lettier con lt velocità di decomposizione (perdit di mss). Il DOC dll lettier di pino h mostrto un lt velocità di minerlizzzione m l lettier stess h mostrto solo un intermedi perdit di mss. Seene l decomposizione dell lettier e l dinmic del DOC sono processi collegti, queste differenze enftizzno che l stilità del DOC liscivito solo in prte spieg il complesso processo di decomposizione dell lettier. In uno studio di Froerg et l. (2007rticolo 16) condotto in 4 siti forestli, è stt ggiunt lettier rricchit con 14 C l suolo per quntificre l proporzione di DOC nel suolo minerle che si origin dll decomposizione di lettier fresc. Il C rdiottivo è un eccellente mezzo per studire il turnover del C nel suolo e può essere usto come trcci di differenti sorgenti di C nell ecosistem. E usto nche per vere informzioni sul movimento del DOC nel profilo del suolo (Trumore et l., 1992; Michlzik et l., 2003; Fröerg et l., 2005). L nlisi rdiochimic h stilito un concentrzione di DOC 15 e 70 cm di profondità di 7 e 4 mg *L - 1 rispettivmente. Secondo i dti ottenuti solo il 14% del DOC 15 cm di profondità er derivto direttmente dll lettier ddiziont. A 70 cm, seene ci fosse solo un piccol frzione di DOC derivto d lettier fresc, i più grndi segnli di 14 C nel DOC suggerivno che un significtiv frzione di esso er derivt o dll mteri orgnic presente nei 15 cm sovrstnti di suolo o d C presente profondità mggiori. I limitti input di DOC l suolo minerle d lettier fresc, è in ccordo con ltri studi: usndo 13 C, Hgedorn et l., (2003) hnno trovto che il 90-95% del DOC tr i 5 e i 10 cm di suolo vev un età di 4 nni; usndo 14C Michlzik et l. (2005) hnno osservto che il DOC nel suolo minerle er principlmente derivto d mteri orgnic umifict; in uno studio del 2006, Froerg et l., hnno trovto che il DOC rccolto dll orizzonte B er derivto dl suolo minerle stesso e non dll orizzonte O. Il C derivto dlle rdici rppresent un sorgente lterntiv di DOC ttrverso il profilo del suolo. Lo stock di iomss viv di rdici fr 15 e 60 cm di profondità del suolo è stt stimt essere di circ 60 mg m -2, con un turnover di molti nni (Joslin et l., 2006). Dllo studio di Froerg (2007), inoltre è emerso che gli input di DOC dll lettier fresc corrispondono circ l 1% o meno degli stocks di C presenti nel suolo minerle fr i 15 e i 60 cm di profondità. Lo studio di Froerg (2007) suggerisce che mterili rpidmente lisciviti d lettier cdut fresc sono fortemente ritenuti o consumti vicino ll superficie del suolo, tuttvi un piccol frzione di DOC derivto dll lettier si muove ttrverso il suolo senz ritenzione. In uno studio di Jing Pei-Kun et l., (2006) sono stti messi confronto 3 siti forestli: un forest di ltifoglie, un pinet (Pinus mssonin Lm.) e un forest di ete (Cunninghmi lnceolt), per esminre l quntità e le dinmiche del cronio nel suolo sotto diversi tipi di vegetzione forestle. Nell prim forest è risultt un più lt quntità di cronio totle (25,02 g 22

27 Kg -1 ) insieme un più lt frzione di WSOC (0,189 g Kg -1 ) e di iomss microic del suolo (0,315 g Kg -1 ) rispetto ll pinet (15,97 g Kg -1 di TOC, 0,144 g Kg -1 di WSOC e 0,260 g Kg -1 di MBC) e ll forest di ete (16,00 Kg -1 di TOC, 0,165 g Kg -1 di WSOC e 0,257g Kg -1 di MBC). Nell forest di ltifoglie, le frzioni WSOC e MBC sono significtivmente più lte rispetto lle ltre due foreste, m rppresentno nche un frzione significtivmente più piccol del C totle. Secondo Pei-Kun et l., (2006), l più grnde quntità e l più grnde vrietà di C orgnico del suolo di un forest potree provvedere un vrietà di sorgenti nutritive per i microorgnismi nel suolo d umentre l ttività microic. Però l ss lilità dell SOM sotto un forest potree essere l rgione di un più ss proporzione di TOC come WSOC e MBC nel suolo. Confrontndo l ndmento stgionle dell tempertur dei tre siti esminti con l ndmento stgionle delle concentrzioni (g Kg -1 ) del MBC e del WSOC, è risultto che il MBC è generlmente più ondnte nell stgione cld, mentre il WSOC h vlori ssi proprio nell stgione cld, cioè h un ndmento opposto quello del MBC. In effetti, se si tiene conto che il WSOC è generto dll decomposizione dell SOM dell lettier (), llor l su produzione dovree umentre nell stgione cld. M l più lt ttività dei microorgnismi del suolo nell stgione cld, comport un riduzione del WSOC. All stess conclusione pervengono Wng et l. (2002). Secondo Jing Pei-Kun et l (2006), l effetto del tipo di vegetzione e delle condizioni climtiche sul pool di cronio nel suolo si riflette nelle quntità e nelle dinmiche delle differenti frzioni del cronio del suolo. Inoltre poiché le dinmiche del MBC e del WSOC sono opposte qundo confrontte ll ndmento stgionle dell tempertur, llor, sotto stesse condizioni climtiche un suolo può ccumulre più cronio, m esso è meno lile. 1.5 Componente iotic dell mteri orgnic del suolo Suolo e lettier costituiscono due prti dello stesso sistem, sono strettmente legti e scmino energi e mteri grzie ll microflor e in prticolre i funghi che con il loro micelio mettono direttmente conttto l lettier con l humus e gli ltri orizzonti superficili del suolo medindo scmi di nutrienti tr i due comprti; questi trsferimenti vvengono per lo più dl comprtimento più ricco quello più povero (Berg & Soderstrom, 1979). Fenomeni fisici come l liscivizione, e processi di diffusione di mteri lungo il film d cqu secondo il grdiente di concentrzione, contriuiscono llo scmio di nutrienti tr suolo e lettier e vicevers. L componente vivente dell sostnz orgnic rppresent un frzione che v dl 2 l 10% dell mteri orgnic presente. L comunità edfic ricc e diversifict è costituit d pedofun e microflor. Ritz et l. (1996) riportno che un centimetro cuo di suolo di prteri ospit centini di milioni di tteri, decine di miglii di protozoi, centini di metri di ife fungine, diverse centini di nemtodi, cri ed insetti ed un miride di ltri orgnismi. Molte miglii di specie nimli trscorrono tutt o uon prte dell loro vit nel suolo o nell lettier (Colemn & Crossley, 1996). Si trtt di orgnismi di dimensioni vriili d pochi micron fino diversi millimetri, che vengono generlmente clssificti in se lle dimensioni corporee (Swift et l. 1979) e divisi in microflor e microfun, mesofun, mcrofun e megfun. Fondmentle è l ttività dell componente vivente del suolo, per l decomposizione ed il riciclo dell mteri, nei cicli iogeochimici dei nutrienti e in processi come l zoto-fisszione e l denitrificzione. 23

28 L pedofun svolge un ruolo indiretto nell decomposizione dell necromss, iutndo l comunità microic, sminuzzndo i resti di nimli e pinte, rimescolndo e ridistriuendo l sostnz orgnic degli strti superficili del suolo (Edwrds et l., 1970). L comunità microic del suolo svolge quindi un ruolo fondmentle nel funzionmento degli ecosistemi terrestri poiché è l principle responsile del processo di decomposizione dell sostnz orgnic, che lier i nutrienti ltrimenti immoilizzti nell necromss, rendendoli così nuovmente disponiili per i produttori. Inftti, nche se l degrdzione dell sostnz orgnic include processi iotici, quli l lternnz di fenomeni di gelo e disgelo delle soluzioni intr ed extrcellulri, che determin l rottur meccnic dell lettier, l liscivizione d oper dell cqu piovn di minerli e di composti orgnici sso peso molecolre idrosoluili, l minerlizzzione medit dl fuoco e l ossidzione spontne dell sostnz orgnic (Amto et l. 2004), sono gli orgnismi edfici che svolgono in modo prepondernte tle funzione. In prticolre sono i microrgnismi, contriuire i processi di decomposizione dell sostnz orgnic del suolo lmeno per il 90% (Lvelle e Spin 2001). Solo tteri e funghi inftti posseggono complessivmente il corredo enzimtico necessrio degrdre tutte le molecole orgniche nturli, mentre l pedofun svolge essenzilmente un ruolo indiretto. Come già ccennto ess inftti codiuv l ttività microic in diversi modi (Edwrds et l. 1970): triturndo corpi di nimli e di pinte morti o prti di questi in modo d umentrne l superficie espost ll ttcco microico, disgregndo e lisndo i tessuti nimli e vegetli che così diventno più suscettiili ll ttcco microico, modificndo chimicmente i residui orgnici, formndo ggregti tr l sostnz orgnic e l componente minerle del suolo, rimescolndo l sostnz orgnic negli strti superficili del suolo, influenzndo l ttività e l iomss dei decompositori, nonché l ricchezz e l composizione in specie delle loro comunità (Hnlon & Anderson 1979; Prkinson et l. 1979), contriuendo ll dispersione delle spore e delle ife fungine (Nnnipieri 1993). E l microflor, l componente più ondnte del suolo. Quest è costituit d un numero elevtissimo di specie microiche, che includono tteri, ttinomiceti, funghi e microlghe (Pul & Clrk 1996). I tteri sono gli orgnismi più numerosi del suolo, inftti un grmmo di suolo può contenere nche diversi milirdi di tteri (Pul & Clrk 1996). L microflor svolge un zione ossidtiv si sull lettier inttt ppen entrt nel susistem decompositivo, si su quell precedentemente frmmentt e rielort di detritivori. L su zione si svolge con l produzione di enzimi extrcellulri che riducono polimeri complessi in molecole più piccole, m nche con l incorporzione nelle singole cellule tteriche o fungine di molecole che sono degrdte o minerlizzte. Il primo ttcco del sustrto spesso è oper dei tteri cellulosolitici, successivmente giscono protozoi come le mee, che nutrendosi di tteri permettono i funghi di intervenire sulle fire di lignin d essi lierte. I tteri nell mggior prte dei csi, sono specilizzti nell promozione di rezioni molto specifiche, come d esempio l decomposizione delle proteine o di residui croniosi (mido, cellulos), dei grssi e degli oli, di composti poco soluili del ferro e del fosforo ecc. Molto importnti sono nche i tteri che prendono prte l ciclo dell zoto ed in prticolre gli zotofisstori che rendono disponiili per le pinte l zoto tmosferico e quelli che trsformno l mmonio in nitrti (Schudel 2008). 24

29 I funghi sono, dopo i tteri, gli orgnismi del suolo numericmente più ondnti e costituiscono spesso i microrgnismi dominnti in termini di iomss, inftti possono costituire en il % del peso dell inter iomss microic (Miller & Lodge 1997). I funghi e le lghe portno ll formzione di un fine tessuto di filmenti sotto l superficie del suolo e in prticolre per i funghi, sono i principli degrdtori dell mteri orgnic mort (Schudel 2008). I funghi, presenti nel suolo in quntità molto rilevnti, sono orgnismi eterotrofi, crtterizzti dll formzione di miceli, formti d filmenti chimti ife che possono vere estensione ridott o form rmifict e molto estes. L'zione svolt di funghi nel suolo è stnz vriegt; importnte è il ruolo svolto nei processi di degrdzione delle sostnze crtterizzte d un rpporto C/N molto lto (Jenkins 2005). Svolgono, quindi, un ruolo importnte nei processi di degrdzione dell sostnz orgnic, soprttutto di quell più reclcitrnte, vendo spesso un complesso corredo enzimtico cpce di degrdre completmente molecole complesse come l lignin. I funghi sono in grdo di operre in condizioni di cidità del suolo, meno fvorevoli llo sviluppo dei tteri. I funghi, principli responsili dell decomposizione dell lignin, vengono distinti in funghi del mrciume inco, runo e molle in se d evidenti differenze di specificità di sustrto e lle diverse cpcità e velocità di iodegrdzione dell cellulos, dei croidrti non cellulosici e dell lignin, presenti nei tessuti legnosi (Kögel-Knner 2002). I funghi pprtenenti l gruppo del mrciume molle, tr cui vri Ascomiceti e funghi imperfetti, ttccno il legno umido, formndo prti molli nei tessuti vegetli. I funghi del mrciume runo comprendono numerosi Bsidiomiceti e semrno possedere un prticolre specificità di sustrto per il legno di Gimnosperme, mentre il gruppo dei funghi del mrciume inco, nch esso per lo più costituito d Bsidiomiceti, semr ttccre preferenzilmente il legno di Angiosperme (Kögel-Knner 2002). Semr che solo i funghi del mrciume inco, sino in grdo di operre l degrdzione complet dell lignin fino CO2 ed H2O, mentre quelli del mrciume runo e del mrciume molle indurreero un minerlizzzione solo przile (Kögel-Knner 2002). Le lghe, orgnismi eterotrofi, sono limitte lle zone superficili del suolo, producono polisccridi extrcellulri che fvoriscono l strutturzione del suolo, rilscino sostnze stimolnti o iniitrici e lcune possono fissre zoto tmosferico. Inoltre sono presenti i protozoi ondnti e en distriuiti in tutto lo spessore dei primi centimetri del suolo. I flgellti e le mee rppresentno l mggior prte dei protozoi del terreno, soprttutto nelle comunità iologiche che si formno ridosso delle rdici delle pinte (rizosfer). I protozoi sono prticolrmente importnti nell ecologi complessiv del suolo e il loro ruolo è sostnzilmente quello di esercitre un controllo sulle popolzioni di tteri di cui si nutrono. Infine i virus sono gli orgnismi più piccoli e vivono generlmente d prssiti in pinte, nimli, tteri e occsionlmente funghi (Lvelle & Spin 2001). Alcuni virus sono ssociti l suolo in mnier specific. Di solito vengono trsmessi l suolo trmite nemtodi o funghi Fttori che influenzno l comunità microic del suolo Diversi sono i fttori che semrno influenzre l iomss e l ricchezz di specie dell pedofun. Le condizioni climtiche, l tipologi di suolo ed il suo stdio di mturzione, giocno sicurmente 25

30 un ruolo crucile m, ltrettnto importnti, semrno essere si l composizione chimic dell lettier, che il suo grdo di complessità ed eterogeneità. Diversi studi sono stti inftti condotti sull ppetiilità dell lettier d prte dei Lomrichi, e su come quest poss essere influenzt d crtteristiche fisiche (Stchell nd Lowe, 1967) o chimiche del sustrto di prtenz, quli il contenuto di N (Aott nd Prker, 1981; Cortez nd Hmeed, 1988) e di composti fenolici (Brttsen, 1979). Alcuni utori hnno nche evidenzito come, d un mggior grdo di degrdzione dell lettier, corrispond un più elevt ppetiilità d prte dei Lomrichi (Cooche nd Luxton, 1980; Cooke, 1983; Cortez nd Hmeed, 1988; Cortez nd Bouché, 2001). Per qunto rigurd, invece, l effetto dell eterogeneità di composizione dell lettier, sull diversità di specie dell pedofun, uno studio, condotto sull decomposizione e sull ppetiilità delle lettiere di Quercus petre L., Quercus ilex L., Cstne stiv Mill e Fgus sylvtic L. d prte degli Oritidi (Hnsen nd Colemn, 1998), dimostr come lettiere miste, ottenute mescolndo le foglie delle pinte sopr citte, ospitino il numero mggiore di specie di Acri, come conseguenz di un più vst disponiilità di micro-hitts. Lo stesso studio mette nche in evidenz come, prità di tipo di lettier, l ricchezz in specie di Acri umenti con l umentre dell profondità dello strto di suolo (Hnsen nd Colemn, 1990). Un nlog relzione è stt riscontrt fr il numero di specie di Acri e il periodo di residenz dei scchetti di lettier sul terreno (Sestedt et l., 1983). Le crtteristiche dell microflor edfic riflettono l elevt eterogeneità spzile e temporle del suolo, cosicché uno stesso tipo di suolo present notevoli vrizioni locli nell ondnz e nell composizione in specie delle comunità microiche (Hrris 1994). L elevt eterogeneità spzile è cust dl sso tsso di mescolmento, dll elevt estensione superficile e dll vriilità nello spzio di diversi fttori ecologici, quli il clim, il tipo di vegetzione, l fun, l imptto ntropico (Liesck et l. 1997), nonché le crtteristiche chimiche e fisiche del suolo (l tessitur,l slinità, il ph, l disponiilità di nutrienti). All eterogeneità spzile si ggiunge l eterogeneità temporle, legt lle vrizioni stgionli del clim e dell vegetzione (Bolton et l. 1993). Il tutto si trduce in un elevto numero di nicchie ecologiche. Un importnte fttore di regolzione dell comunità microic è rppresentto dl contenuto idrico del suolo, che è determinto si dl clim che dll tessitur del suolo. L cqu, con le sostnze minerli, orgniche ed i gs in ess contenuti, costituisce un mezzo nutritivo liquido per i microrgnismi. Le cellule microiche sono uccise per disseccmento, soltnto le forme più resistenti soprvvivono lunghi periodi di siccità (Florenzno 1983). Un terreno secco, conservto per 10 nni, suisce un diminuzione di 100 volte nell popolzione microic (Florenzno 1983); l soprvvivenz dell microflor rimnente è dovut ll presenz di strutture resistenti o proilmente ll presenz di residui di cqu osmotic o igroscopic. L tempertur del suolo influenz l ttività metolic dell microflor, in qunto le ttività microiche, umentno con l umentre dell tempertur, seene temperture troppo elevte possno diventre limitnti. Per l grnde mggiornz dei microrgnismi del suolo l intervllo ottimle di tempertur è compreso tr i 25 e i 37 C (Florenzno 1983). Le sse temperture determinno un riduzione dell ttività dei microrgnismi, m non ne influenzno l soprvvivenz. 26

31 Gli estremi di tempertur i quli sono soggetti i microrgnismi del suolo dipendono dll loro posizione lungo il profilo del suolo e dlle condizioni climtiche dell re considert. L microflor che cresce in superficie può essere soggett notevoli cmimenti di tempertur durnte l nno. Anche il ph influenz notevolmente l microflor edfic. Un cellul tteric contiene circ 1000 enzimi; l ttività di tli enzimi è qusi sempre dipendente di vlori di ph (Pul & Clrk 1996). In se ll tollernz nei confronti di determinti ph, si prl di tteri cidofili (rnge di ph tr 1 e 3) e sofili (rnge di ph tr 7,3 e 9,6). I funghi, invece, sono modertmente cidofili (rnge tr 4 e 6). L concentrzione di CO2 nell tmosfer del suolo è un ltro importnte fttore ecologico, in qunto può influenzre il ph del microhitt, fornire cronio i microrgnismi utotrofi ed esercitre un effetto iniitore differenzile sull microflor eterotrof. Molti studi hnno evidenzito l influenz dell tessitur e l struttur delle comunità microiche (Nnnipieri et l. 2003). Sessitsch et l. (2001) hnno dimostrto che le dimensioni delle prticelle del suolo hnno un grnde influenz sull struttur e sull distriuzione delle comunità microiche, per certi spetti, nche mggiore di ltri fttori quli il ph e l quntità e qulità degli input orgnici. I risultti di questo studio hnno mostrto che nelle frzioni grnulometriche di minori dimensioni l diversità microic er mggiore che nelle frzioni di mggiori dimensioni e che le comunità presentvno un elevt specificità per diverse clssi grnulometriche. Renjrd e Richume (2001) hnno nlizzto l distriuzione spzile dei tteri livello di microhitt ed hnno dimostrto che l 80% dei tteri er loclizzto nei micropori di ggregti stili, del dimetro di 2-20 mm, dove trovvno condizioni fvorevoli di disponiilità idric e di sustrti, di diffusione di gs e protezione di predtori. L ttività microic del terreno è profondmente influenzt dll presenz e/o dll ssenz di rgille, in qunto queste hnno un ruolo importnte nell formzione e nell stilizzzione di ggregti composti d prticelle di si e limo (micronicchie), sono cpci di trttenere l loro interno un quntità di cqu sufficiente ll vit dei microrgnismi e di dsorire ctioni in virtù delle criche negtive superficili, pertnto influenzno notevolmente i processi microici e iochimici che vvengono nel suolo. Anche l qulità dell humus influenz le crtteristiche dell microflor edfic (Ponge 2003). L humus di tipo mor present generlmente livelli estremmente ssi di iomss, ttività e diversità dell microflor (Dvis 1981); il processo di formzione del complesso umico è lento, m ncor più lent è l su decomposizione, per cui si h ccumulo più o meno rilevnte di mteri orgnic pre-umic. L'humus mull si svilupp in condizioni in cui l degrdzione dell mteri orgnic vviene velocemente e present livelli molto lti di ttività, iomss e diversità dell microflor, in qunto ricchissimo di prticele minerli. L'humus moder, con crtteristiche intermedie fr mull e mor, non present forti interrelzioni con l componente minerle. Essendo molto cido è un humus idele per lo sviluppo dei funghi, i quli cidificno ulteriormente il suolo, producendo inoltre ntiiotici che riducono le popolzioni tteriche. Infine nche l copertur vegetle influenz l struttur e l funzionlità delle comunità edfiche (Zc et l. 2003). In prticolre, l quntità di lettier che si ccumul sul suolo può essere determinnte sulle ttività dei microrgnismi del suolo, soprttutto per suoli con scrs disponiilità di cronio. 27

32 Un copertur vegetle costituit d diverse specie può determinre, inoltre, l presenz di un lettier molto diversifict, che su volt port d un mggiore diversità delle crtteristiche chimiche e fisiche del suolo (Sulkv & Huht 1998; Hnsen 2000). Brdgett (2002) h osservto che l presenz simultne di lettiere diverse comport un mggiore vrietà delle risorse disponiili ed un mggiore complessità degli hitt, determinndo un più elevt diversità delle comunità microiche. 1.6 Influenz dell zoto sull ccumulo di sostnz orgnic del suolo L richiest di zoto delle pinte terrestri è di circ 1200x g di zoto/nno (ilio). Poiché l pporto con l fisszione si ggir intorno 140x10 12 g/nno, se ne deduce che solo il 12% circ dell zoto necessrio lle pinte deriv d quest fonte; tutto il resto proviene dl riciclo ttrverso l decomposizione e l minerlizzzione dell mteri orgnic mort d prte di microorgnismi e funghi del suolo (Bullini et l., 1998). Nelle lettiere l zoto si trov in forme orgniche, in proteine, mminocidi, mminozuccheri, si eterocicliche, cidi nucleici e coenzimi e in forme inorgniche come mmonio e nitrti. Sin di primi studi sull decomposizione è emers l importnz del contenuto di zoto nel controllo dell velocità di decomposizione dell lettier (Findly, 1934; Millr et l., 1936; Merril e Bowling, 1966). Il contenuto di zoto e importnte come fttore di controllo si degli stdi inizili si di quelli trdivi dell decomposizione. Nei primi stdi il suo effetto e senz duio un incremento dell velocit di perdit in peso (Aer e Melillo, 1979; Berg & Stf, 1980; Berg et l., 1981). Un lto contenuto di zoto gevol l ossidzione dei composti più fcilmente degrdili, come i croidrti e le proteine che vengono persi durnte questi stdi. Lueken, Hutcheon e Pul (1962) hnno trovto un effetto fortemente positivo dell zoto nche sull degrdzione delle cellulose. Lettiere di ltifoglie ricche di cellulose, e di N si degrdno fcilmente nelle fsi inizili (Fog, 1988). Elevte concentrzioni inizili di zoto velocizzno l decomposizione perché fvoriscono l crescit e l ttività dell microflor decompositrice e in prticolre dell componente tteric. Negli stdi trdivi invece l zoto può rllentre il processo. Gli stti trdivi dell decomposizione sono quelli in cui e decompost l lignin e in questo processo l zoto h un ruolo ritrdnte en preciso: durnte l decomposizione, inftti, l zoto tende d essere incorporto nell lettier e in prticolre si v legre ll lignin e l quntità incorport e tnto più lt qunto mggiore e l quntità inizile di lignin (Kiser et l., 1978; McClugherty e Berg, 1987). Il rllentmento dell decomposizione e dovuto l ftto che l zoto iniisce l produzione del complesso di enzimi ligninolitici d prte dei funghi dell lignin (Kiser et l., 1978). Mngenot e Reimond (1963) vevno osservto che ggiungendo zoto ll lettier in decomposizione l microflor tteric veniv stimolt, in prticolre i cellulosolitici con ss produzione di ossidsi e l zione dei sidiomiceti invece iniit. In Phnerochete chrysosporium d esempio l minerlizzzione dell lignin misurt come lierzione di CO 2 inizi solo dopo l esurimento dell zoto nel mezzo di crescit e un ggiunt preliminre ne ritrd l espressione del complesso enzimtico (Kirk et l., 1978; Geyser et l., 1978); livello molecolre semr che l zoto locchi l formzione di rdicli OH prtire d H 2 O 2. Sono soprttutto le forme sso peso molecolre dell zoto (NH 4 ) legrsi chimicmente i polifenoli ed ltri prodotti dell decomposizione formndo mcromolecole di condenszione ltmente reclcitrnti (Nommik e Vrtrs, 1982; Fog, 1988). Il comportmento dell zoto e nlogo si in studi compiuti in cmpo 28

33 (Berg et l.,1981) si in mesocosmo (Tylor et l., 1989) ed è vlido per lettiere si di ghifoglie si di ltifoglie. Elevte concentrzioni di zoto, in prticolre, influenzno negtivmente i limiti mssimi di decomposizione, in prticolre in lettiere di ghifoglie dove l porzione di componenti che sono trsformti in humus ument spese di quell minerlizzt (Berg et l., 1995). Generlmente, in un suolo più del 95% dell zoto è incluso in composti orgnici, mentre l zoto ssorito dlle pinte è in form inorgnic (Appel e Mengel, 1998). Nell mggiornz degli ecosistemi nturli, l pporto di zoto l suolo è minimo e l su ritenzione e un ciclo dell zoto efficiente sono critici per il mntenimento dell produttività dell ecosistem (Mummey et l., 2002). L concentrzione dell zoto nell lettier è minore che nelle foglie mture cus dell trsloczione dell zoto e degli ltri nutrienti durnte l senescenz delle foglie. I nutrienti trslocti sono riutilizzti dll pint nell produzione di nuovi tessuti. L percentule di zoto rissorito sul totle richiesto per l produzione vri con l comunità; esso è ugule l 52% in molte specie delle foreste oreli, ed è generlmente più sso (31%) per i oschi di cducifoglie temperte. Le conifere trslocno un più elevt quntità di nutrienti durnte l senescenz delle foglie; ne consegue un più efficiente uso dei nutrienti che rende conto dell presenz delle conifere sui terreni più poveri e lle elevte ltitudini, dove il ciclo dell zoto nel suolo ed il riciclo dell mteri sono più lenti. D ltr prte un elevto rissorimento durnte l senescenz delle foglie rende l lettier pover di nutrienti e quindi più lentmente decomponiile, con l conseguenz che l disponiilità dei nutrienti nel suolo è ss (Bullini et l., 1998). Il rpporto C/N, che indic l relzione esistente nell mteri orgnic tr cronio ed zoto, è un fttore importnte che influenz si l velocità di decomposizione che il ciclo dei nutrienti, fvoriti d vlori ssi del rpporto (Vimmerstedt et l., 1989); quindi, il rpporto C/N dell lettier è un uon indictore dell velocità di decomposizione (Swift et l., 1979). Ovvimente durnte l decomposizione l concentrzione dei vri elementi nell lettier vri; per l zoto queste vrizioni sono spesso molto complicte dl momento che questo elemento compre in differenti forme ed e soggetto molti tipi di trsformzione; in generle nel corso del tempo l concentrzione di zoto nei diversi tipi di lettier ument (Berg, 1987; Rutiglino et l., 1989). Poiché il contenuto di cronio nei tessuti vegetli è reltivmente costnte (generlmente circ il 40% del peso secco), il vlore del rpporto C/N risult inversmente proporzionle ll concentrzione di zoto. Dt l scrsità di zoto nel mterile vegetle rispetto l cronio, durnte l decomposizione dell lettier l zoto viene generlmente ritenuto nell iomss microic; comunque, l zoto che i microorgnismi prelevno è solo tempornemente immoilizzto poiché ll loro morte tle zoto viene lierto e reso nuovmente disponiile per le pinte. Tenuto conto che l ttività microic viene esltt dll disponiilità di zoto, srnno mggiormente suscettiili di complet decomposizione i mterili orgnici per i quli minore è il vlore di C/N. Inftti, i residui con vlore del rpporto C/N inferiore 20 possono soddisfre le esigenze dei microorgnismi e, per l rpid minerlizzzione e conseguente lierzione dei nutrienti, contriuire ll nutrizione delle pinte. I mterili orgnici con vlore del rpporto C/N mggiore di 30, invece, non fornendo degute quntità di zoto, costringono i microorgnismi d utilizzre per l propri produzione di iomss tutte le forme zotte disponiili nel suolo, inducendo tempornee difficoltà nutrizionli per le pinte. Le sostnze orgniche che presentno un rpporto C/N lto, inftti, vengono lentmente minerlizzte, prtecipndo, invece, più ttivmente l processo di umificzione, cioè ll formzione di humus stile che può essere minerlizzto, m in mnier progressiv nel tempo ssicurndo l fertilità del suolo. 29

34 2 OBIETTIVO Oiettivo di quest ricerc è stto quello di vlutre l ccumulo di cronio nel suolo di cinque foreste itline, per mplire le conoscenze che rigurdno i meccnismi che portno l sequestro del C nel suolo ed i fttori che possono influenzre tli meccnismi. Le foreste oggetto di studio sono tre pinete (P. pine) del Monte Vesuvio di differente età (40 nni, 70 nni e 100 nni) che formno un cronosequenz, e due fggete, un dell Appennino settentrionle (Appennino Tosco- Emilino) e l ltr dell Appennino meridionle (Appennino Cmpno), differenti per condizioni climtiche ed edfiche. I oschi del Monte Vesuvio sono un conveniente re di studio per vlutre l ccumulo di cronio nel suolo in qunto dnno l possiilità unic di definire esttmente l età del sustrto e dell forest e di utilizzre delle cronosequenze di foreste pprtenenti ll stess specie, con lo stesso clim e lo stesso sustrto per indgre il ruolo dell età del sustrto e dell forest sull quntità e sull qulità del C del suolo. L cronosequenz, formt d tre oschi di 40, 70 e 100 nni, permette, in prticolre, di stimre i cmimenti nel tempo dell quntità e dell qulità dell lettier e dell mteri orgnic che si ccumul lungo il profilo del suolo. Le fggete, invece, su suoli derivnti d sustrti litologici diversi e situte in ree con diverse condizioni climtiche, possono mettere in evidenz l influenz del tipo di suolo e del clim sull ccumulo di cronio nel suolo di oschi costituiti dll stess specie. Il fggio (Fgus silvtic L.) è un specie molto sensiile i cmimenti climtici in tto, che secondo i modelli di previsione dovreero determinre l umento delle temperture medie invernli ed estive, l umento delle precipitzioni invernli e l diminuzione delle precipitzioni estive (Schimel et l., 1995). Le foreste ricoprono il 27% dell superficie terrestre m esse rppresentno il mggior sito di stoccggio del cronio (C) si nell iomss vegetle che nel suolo. E stto stimto che le foreste presenti in Americ meridionle, Afric centrle e Oceni contengono 538 Gtm di C nel suolo (The Terrestril Cron Group, 2009). Quest quntità è l equivlente del 71% di C nell tmosfer ed è pri 40 nni di emissioni nnuli di gs serr (Elisch, 2008). I suoli forestli contengono un prte rilevnte (20% circ) del cronio ccumulto nei suoli livello glole; in medi nei suoli forestli sono contenute 120 tonnellte di cronio per ettro, contro 79 tonnellte per ettro per i suoli di tutti gli ltri ecosistemi (Ll, 2008). Il concetto di sequestro di cronio si riferisce ll cpcità d prte del suolo di trttenere il cronio in form stile. Durnte l decomposizione, l velocità di degrdzione dell lettier nelle fsi più vnzte del processo è vicin zero così d lscire un frzione stile che permette un ccumulo lungo termine dell sostnz orgnic nel suolo. Secondo un modello tre fsi dell degrdzione dell mteri orgnic mort (Berg e Mtzner,1997) è il cmimento delle proprietà dell lettier, nel corso dell decomposizione, permettere un ccumulo lungo termine di uno strto di sostnz orgnic. Vi è un primo stdio nel qule l decomposizione è veloce ed è controllt dlle concentrzioni dei nutrienti, in primo luogo di zoto e fosforo; un secondo stdio, nel qule h luogo l decomposizione dei componenti strutturli in prticolre dell lignin nel qule le lte concentrzioni di zoto possono rllentre l decomposizione, (Berg, Ekohm, 1991; Keyser et l., 1978) poiché esse sopprimono l crescit dei funghi lignolitici (Keyser et l., 1978; Eriksson, et l., 1990) e/o regiscono con prodotti dell lignin, crendo nuovi composti molto reclcitrnti (Nommik e Vhtrs, 1982). Nel terzo stdio l lettier è ssi poco degrdile, nche cus dell umento di metlli pesnti, di mterili orgnici resistenti ll decomposizione quli 30

35 lignin, lignin modifict e prodotti di umificzione (Berg e McClugherty, 2008; Berg e Mtzner,1997). Questi cmimenti ndrnno influenzre l quntità dei prodotti che si vnno d ccumulre e l loro stilità (Berg et McClugherty, 2008). Si può definire un primo sequestro di cronio il diretto risultto dell decomposizione dell lettier che lsci prodotti reclcitrnti che si ccumulno in uno strto orgnico in cim l suolo minerle. Il secondo sequestro si trov nel suolo minerle dove le sostnze liscivite si ttccno lle prticelle minerli: un importnte proprietà di quest mteri orgnic è che ess è meglio protett d disturi come il fuoco. Il cronio presente nell humus è rppresentto d mterile resistente e reclcitrnte proveniente dll degrdzione dell lettier sovrstnte; il cronio nel suolo minerle deriv d un trsporto ttrverso l cqu dgli strti superiori. L stilità dell sostnz orgnic può essere definit sull se dell velocità di rilscio di CO 2 o del lisciviggio di sostnze soluili (Couteux et l., 1998). Delle sostnze lisciviili dgli strti superiori l suolo sottostnte si possono distinguere due gruppi principli di composti: uno comprendente quei composti che erno presenti nell lettier originri e che rppresent mterile lile e fcilmente decomponiile, e l ltro comprendente i composti formti durnte il processo di decomposizione. Entrmi possono essere trsportti dll cqu m possono mostrre differenze nel loro sequestro (Klitz et l., 2005). Il cronio orgnico liscivito dll lettier fresc ttrvers lo strto di lettier in decomposizione e solo intorno l 6% v nello strto di humus per rggiungere il suolo minerle (Froerg et l., 2007), in prtic l sostnz orgnic liscivit dll lettier è qusi completmente degrdt e ssorit qundo pss ttrverso gli strti orgnici. Perché un composto poss liscivire ttrverso gli strti iologicmente ttivi di lettier e di humus è necessrio che si stnz resistente ll decomposizione e che le sue proprietà chimiche, come l cric e il peso molecolre sino tli d consentirne il trsporto. Sono principlmente mcromolecole romtiche e liftiche liscivire dgli strti orgnici l suolo minerle (Kiser et l., 2002). Idrossidi di ferro e lluminio sono importnti per l ccumulo di sostnz orgnic nel suolo minerle (Kiser et l., 2002). In quest ricerc l nelle cinque foreste oggetto di studio sono stti vlutti il contenuto dell sostnz orgnic, il contenuto di C, N e P lungo il profilo, prtendo dll lettier non decompost o poco decompost, pssndo d uno strto di lettier più degrdt e poi l suolo minerle fino 40 cm di profondità. E stt vlutt inoltre l frzione soluile del C, lungo tutto il profilo del suolo, ed è stt determint nche l struttur chimic del C soluile nei diversi orizzonti medinte 1 H NMR. In questo modo imo ottenuto informzioni sull complessità e di conseguenz sull degrdilità del C soluile e su come queste crtteristiche chimiche cmino lungo il profilo del suolo. Informzioni sull velocità di utilizzzione dell mteri orgnic e quindi sui tempi di turnover di ess nel suolo sono stte ottenute ttrverso misure di iomss e respirzione microic, e misure dell componente fungin ttiv e totle si nello strto orgnico che in quello minerle del suolo. Dlle misure di iomss e respirzione è stto possiile ricvre indici di ttività, come il quoziente metolico (qco 2 = mg C-CO 2 mg -1 Cmic g -1 ) che costituisce l quntità di cronio evolut come CO 2 per unità di cronio microico, e il coefficiente di minerlizzzione endogen (CEM = mg C-CO 2 g -1 Corg g -1 ) che rppresent l frzione di cronio orgnico che viene minerlizzt CO 2 nell unità di tempo. Il qco 2 può dre indiczioni sull presenz di condizioni di stress per l comunità edfic in presenz delle quli l efficienz energetic sree minore. Il CEM può fornire interessnti informzioni sul tsso di minerlizzzione dell sostnz orgnic e sull cpcità potenzile del suolo di ccumulre o dissipre cronio. 31

36 Inoltre, le cinque foreste sono stte crtterizzte, lungo il profilo, ttrverso l misur di lcuni prmetri chimico-fisici come tenore idrico, ulk density e ph. Le nlisi effettute hnno lo scopo di evidenzire l ccumulo e il turnover del C, nelle cinque foreste oggetto di studio, evidenzindo le differenze ed, eventulmente, i fttori che contriuiscono determinre queste differenze. Inoltre, l insieme dei prmetri esminti e l loro influenz sul sequestro del cronio nel suolo, dovree consentire di modellizzre i meccnismi che determinno l ccumulo del cronio nel suolo in diverse specie, sotto diverse condizioni mientli e in relzione ll età dell forest e del sustrto. I risultti ttesi potrnno contriuire d incrementre le conoscenze sull effetto dei cmimenti climtici sull qulità e sull quntità dell sostnz orgnic del suolo in ecosistemi mediterrnei pinete e fgget. 32

37 3 MATERIALI E METODI 3.1 Aree di studio Complesso Somm-Vesuvio (pinete) Le tre pinete oggetto di studio che costituiscono l cronosequenz sono loclizzte nel Prco Nzionle del Vesuvio. L morfologi ttule del complesso Somm-Vesuvio (Fig.3.1) è stt determint dlle vrie eruzioni succedutesi nel tempo ed in prticolr modo determinnte, sotto questo spetto, è stt l eruzione del 79 d.c. Le eruzioni successive hnno modificto nch esse il profilo del vulcno, l cui quot è diminuit e umentt più volte. Oggi il Grn Cono è seprto dll cint crteric del Somm dgli spettcolri solchi dell Atrio del Cvllo, dell Vlle del Gignte e dll Vlle dell Inferno. Il recinto crterico del Somm, ncor en conservto nel settore settentrionle, domin l Vlle del Gignte con speroni rocciosi e ripidi pendii di ghii e si. Figur3.1 Vist dll lto del complesso Somm-Vesuvio. Il Vesuvio tocc i 1281 metri sul livello del mre. L vett si trov nel trtto nord-orientle dell cint crteric, in corrispondenz delle impressionnti preti di lv che precipitno per qusi 400 metri fino l fondo del crtere. Sul lto più sso, quello ffccito verso Npoli e l cost, l orlo del crtere rriv 1158 metri ed il dislivello tr il fondo e l orlo è di circ 230 metri. Sul versnte che si ffcci sull cost, i piedi delle ripide ghiie del Grn Cono, tr i 600 ed i 900 metri di quot, si distendono i pendii occupti dll forest demnile dell Riserv Nturle Tirone - Alto Vesuvio. Impintt sulle lve prtire dl 1912, l forest fu ttrverst dlle colte del 1944, i cui depositi sono ncor chirmente visiili. Grzie l suolo, strordinrimente fertile, il Vesuvio è interessto d un vegetzione rigoglios, nello spzio compreso tr i cmpi coltivti delle pendici ed i licheni che vivono sulle rocce del crtere. Sulle mpie distese di lv crescono specie pioniere di vrio tipo; tr le oltre 100 specie di pinte, individute di otnici sul Grn Cono, si può sicurmente evidenzire l presenz del lichene delle lve (Stereoculon vesuvinum), un specie endemic diffusissim, per esempio, sulle lve del L vegetzione del Vesuvio è stt fortemente influenzt, oltre che di fenomeni eruttivi, dll ttività ntropic. Le pendici meridionli del Vesuvio tr i 150 ed i 1000 metri sul 33

38 livello del mre sono stte, per mpi trtti, rimoschite con i pini, soprttutto Pinus pine, Pinus pinster, Pinus hlepensis e Pinus nigr oltre che con l ginestr dei croni (Cystus scoprius), l roini (Roini pseudocci) e l ginestr dell Etn (Genist etnensis), specie non sempre coerenti con l miente in qunto estrnee ll vegetzione utocton. L roini, in prticolr modo, è un specie invsiv, pprtenente ll fmigli delle Fcee, originri del Nord Americ ed importt in Europ nel XVII secolo. L roini è considert un pint infestnte cus dell su velocità di crescit e del suo imponente pprto rdicle che soffoc pinte di specie utoctone quli querci e cstgno. Inoltre l su estrem dttilità port d un progressiv uniformità degli orizzonti vegetli e ll perdit delle differenzizioni mientli, oggetto di tutel soprttutto nell'europ meridionle. In pssto l diffusione di quest specie non solo non è stt contrstt m è stt ensì impintt in molte ree per l su cpcità di consolidre terreni vulnerili e l su resistenz gli incendi. Il clim nell re vesuvin è di tipo mediterrneo con temperture medie nnuli di 14,2 C e precipitzioni nnuli di 910 mm (dti provenienti dll Stzione meteorologic del Grn Cono) (Fig. 3.2) T medi C Temp Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Precipitzioni piovose mm di pioggi Prec Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Figur 3.2: tempertur medi nnule ( C) e precipitzioni (mm) del Grn Cono. 34

39 Le pinete direttmente utilizzte come re di studio possono rppresentre un cronosequenz, comprendendo tre siti P. pine di differenti età (40, 70, 100 nni), loclizzti in ree diverse del Prco Nzionle del Vesuvio (Fig. 3.3). BF: 40 nni Vesuvio PG: 70 nni CM: 100 nni Figur 3.3: loclizzzione delle tre pinete nel Prco Nzionle del Vesuvio. Di seguito è riportt un reve pnormic delle crtteristiche geomorfologiche dei siti di interesse. Cncello Mngno (CM) 1. Estensione dell re di studio: 5370 m 2 2. Loclizzzione (GPS lt/long): N E 3. Altitudine: m s.l.m. 4. N leri: 361 pinte h/nno 5. Sustrto litologico: Specie vegetli utilizzte per l fforestmento: Pinus pine e Pinus nigr pintti tr il 1912 ed il

40 7. Sottoosco: Sprtium junceum, Leguminose, Cistus, Quercus ilex 8. Spessore dell lettier: 2-3 cm 9. Origine e struttur del suolo: lv del 1906 non colonizzt in precedenz; suolo tessitur prevlentemente sios Pino delle Ginestre (PG) 1. Estensione dell re di studio: 2477 m 2 2. Loclizzzione (GPS lt/long): N E 3. Altitudine: 500 m s.l.m. 4. N leri: 916 pinte h/nno 5. Sustrto litologico: lv del Specie vegetli utilizzte per l fforestmento: Pinus pine (1940) 7. Sottoosco: Quercus ilex e Roini Pseudocci 8. Spessore dell lettier: 4-5 cm 9. Origine e struttur del suolo: lv non colonizzt in precedenz, incendi nel 1990 e nel 1993; suolo prevlenz sioso con uno scheletro evidente. Brcche Forestli (BF) 1. Estensione dell re di studio: 4140 m 2 2. Loclizzzione (GPS lt/long): N E 3. Altitudine: 648 m s.l.m. 4. N leri: 1232 pinte h/nno 5. Sustrto litologico: lv del Specie vegetli utilizzte per l fforestmento: plntule di Pinus pine e Pinus mrittim pintte nel 1970/71 7. Sottoosco: Quercus ilex, pochi esponenti di Roini Pseudocci, Leguminose (lcune), Sprtium junceum 8. Spessore dell lettier: 5-6 cm 9. Origine e struttur del suolo: suolo non vergine (Sprtium junceum, Roini pseudocci, Alinthus e ltri infestnti); suolo prevlenz sioso con uno scheletro moderto Fggete Le due fggete oggetto di studio sono loclizzte rispettivmente sull Appennino Tosco-Emilino e sull Appennino Cmpno. Un delle due ree individute per l ricerc è l Riserv Nturle Gudine Prdccio (43 23 N, E), gestit dl Corpo Forestle dello Stto ed istituit nel 1971 (D.M. del 26 luglio G.U. n. 258 del 13 ottore 1971). Attulmente l riserv è prte integrnte del Prco Nzionle dell Appennino Tosco-Emilino. Più precismente l riserv nturle Gudine Prdccio è situt nell prte superiore del cino idrogrfico del Torrente Prm e comprende l prte più elevt del cino d impluvio del Torrente Gudine o Prm di Frnci (Fig. 3.4). 36

41 Figur 3.4: vist dll lto dell Riserv Nturle di Gudine Prdccio (Prm). L re, dell superficie di 289 h, si svilupp dll quot di 1195 m s.l.m. su un circo glcile delimitto di seguenti rilievi: Sterpr (1610 m), Aquil (1780 m), Brusà (1796 m) e Roccisc (1727 m). Nell prte centrle dell riserv si trov il Lgo Prdccio (1363 m), un invso di origine semirtificile, dell estensione di 3 h, che rccoglie l qusi totlità delle cque del cino del torrente Gudine. Il lgo è stto relizzto per l pesc sportiv nel 1959, medinte lo srrmento di un zon umid percors d un rio e punteggit d numerose pozze. Un secondo invso, di pochi m 2 di superficie, denominto Lgo delle Gudine si trov ll quot di 1635 m. Tle lgo nel periodo estivo è qusi completmente prosciugto essendo limentto esclusivmente per vi meteoric. L geologi dell re è crtterizzt d rocce rencee pprtenenti ll formzione del Mcigno che ffior sul crinle ppenninico con un nticlinle corict nord-est e sse orientto lungo l line nord-ovest e sud-est. Tle formzione è costituit d strti di spessore vriile di sequenze toriditiche renceo-pelitiche. L tempertur medi nnu dell re dell Riserv è di 5.8 C. Le precipitzioni nnue rggiungono in medi i mm (dti reltivi l 2010) (Errore. L'origine riferimento non è stt trovt.5). Le precipitzioni evidenzino un regime sulitorneo-ppenninico crtterizzto d un minimo estivo e due mssimi in primver ed utunno, di cui l ultimo più ccentuto. Le precipitzioni possono vere crttere nche molto intenso, con punte registrte di 380 mm di pioggi cduti in 24 ore. Tle ondnz e violenz nelle piogge è fcilmente comprensiile considerndo l vicinnz del Mr Ligure e le crtteristiche orogrfiche dei versnti. 37

42 T medi-prm 600 precip-prm C mm di pioggi Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 0 Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Figur 3.5: tempertur medi nnule ( C) e precipitzioni (mm) dell Riserv Nturle Gudine Prdccio (Prm). L re è stt crtterizzt d un fitt fusti di fggi con l presenz più spordic di nuclei di ete inco. Tle situzione si è mntenut fino ll fine del 800 qundo imprese, spesso strniere, pportrono pesnti distruzioni l ptrimonio forestle dell vl Prm, soprttutto negli nni compresi tr il 1895 e il All fine di questo periodo l miente er in condizioni di forte degrdo legto si l ridotto numero (30 per ettro) di pinte ed ll scrs qulità delle mtricine lscite si ll intens ttività di pstorizi. Inoltre, fino dopo l second guerr mondile i cedui presenti sono stti intensmente utilizzti per l produzione di legn d rdere e crone, come testimonino le oltre 200 ie cronili censite nell re dell riserv. Tle degrdo h provocto grvi dissesti idrogeologici che spinsero l Aziend del Demnio Forestle dello Stto ll cquisto di terreni in cui inizire l oper di sistemzione. Tr il 1960 e il 1970 il osco ottenuto d tli ttività si presentv mturo e pronto ll utilizzo. Con l istituzione dell riserv nel 1971 nell re del territorio delle Gudine-Prdccio viene intrpreso un percorso di gestione seprto dll re circostnte. Con il Pino di Assestmento redtto d Cristofolini (1970 in Bonni et l. 2002) per il periodo , nell vl Prm è stto impostto l ssestmento di un sol clsse di governo, l lto fusto. Nel territorio dell riserv tle pino prevedev il osco misto e il osco di protezione e prticelle destinte l pscolo. L zon osco misto di produzione copriv prevlentemente l re lle quote più sse (inferiori 1400 m) poste nell sinistr idrogrfic del torrente Prm di Frnci fino l lgo Prdccio, mente quell osco di protezione comprendev le ree più elevte (quote mggiori di 1400 m) o con suoli superficili o cclivi e petrosi. L struttur delle prticelle er molto eterogene in relzione l vrire dell proporzione tr fggio e conifere. Le fggete con solo un piccol percentule di eti vevno un fisionomi irregolre, i oschi di conifere erno prcoetnei, mentre i oschi misti con fggio e eti in eguli proporzione vevno un struttur di tipo più disetneo. In ogni cso gli leri di dimetro medio e grosso erno generlmente rri. Già prim dell costituzione ufficile dell riserv le indiczioni dte per queste zone prevedevno di non toccre gli leri di dimetro mggiore e di fvorire, nche nelle fustie, qusi pure, di conifere, le ltifoglie in modo d consentire lo sviluppo dell formzione mist di mggiore vlore nturlistico (Bonni et l. 2002). Gli interventi consentiti dl pino prevedevno il dirdmento delle conifere prelevndo fino d un mssimo dell 8% del mterile rispettndo il fggio, l ete inco e le specie secondrie nelle ree più rde. Negli ultimi tre decenni l gestione dell riserv è stt volt verso l nturlità limitndo gli interventi correttivi. Come risultto si osservno diverse tipologie silvicolturli conseguenz del nturle sviluppo roreo seguito ll psst ttività gestionle. Il popolmento roreo può essere riunito in tre mcroctegorie: popolmenti conifere, cedui di fggio e fustie di fggio. I 38

43 popolmenti conifere coprono l prte inferiore dell riserv (28 h) con ete rosso (Pice excels), ete inco (Aies l) e lcuni esemplri di douglsi (Pseudotsug menziesii). Si trtt principlmente di rimoschimenti eseguiti ll fine dell prim guerr mondile mirti d un rpido recupero mientle dell re, sottopost negli nni precedenti d intensi disoscmenti. Mentre si segnl l presenz sulle pendici del Monte Roccisc di un nucleo di ete inco di sicur origine utocton. Il ceduo di fggio occup circ 127 h dell riserv con stzioni uicte tr 1400 m ed il limite del osco. L densità delle ceppie vri nei diversi siti, m su un stess cepp sono generlmente presenti molti polloni (nche 20). Sopr i 1500 m di quot i fggi presentno spesso portmento rustivo cus delle difficili condizioni climtiche e del forte vento. Le fustie di fggio sono concentrte nell re circostnte il Lgo Prdccio e nell zon d ovest del torrente Prm delle Gudine, per un copertur totle di circ 40 ettri. L età medi dei popolmenti è di circ 70 nni; essi presentno struttur monopln e sono generlmente ssenti dimetri mggiori di 40 cm. L copertur è elevt m non colm, nche cus delle numerose ie cronili (Bonni et l. 2002). Nell fsci sopr silvtic, l re dell riserv è stt sottopost d intense ttività di pscolo sino l recente dopoguerr. Tli ttività hnno lscito trcce rilevili come vegetzioni prtive secondrie quli nrdeti e rchipodieti, derivti dll distruzione delle rughiere mirtilli. L riduzione, fino ll su totle scomprs, dell pstorizi nell re h permesso l ricostituzione negli ultimi decenni degli rusteti mirtilli; tipic formzione climx per quest fsci ltitudinle dell Appennino tosco-emilino. All interno dell re dell riserv sono inoltre presenti pietrie, zone umide di piccole dimensioni e ree con vegetzione nitrofil (Pigntti 1984). L second Fgget è loclizzt in Lceno ( N, E) (Fig. 3.6), un frzione di Bgnoli Irpino, in provinci di Avellino, nel contesto del Prco Regionle dei Monti Picentini, e sito su un ltopino circ metri sul livello del mre. E circondto d un re oschiv prevlentemente di conifere, etulcee, fgcee. Il sito è crtterizzto d un tempertur medi nnule di 8.6 C e d precipitzioni nnuli di mm (Fig. 3.7). Figur 3.6: vist dell fgget di Lceno (Avellino). 39

44 C Il sito è crtterizzto d un tempertur medi nnule di 8.6 C e d precipitzioni nnuli di Tmedi-Lceno 1000 mm (Fig. 3.6). precip-lceno mm di pioggi Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Fe Mr Apr Mg Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Figur 3.7: tempertur medi nnule ( C) e precipitzioni (mm) del sito di Lceno (Avellino). Il Prco Regionle dei Monti Picentini che, con un estensione di oltre ettri è il più grnde dei Prchi Regionli dell Cmpni venne istituito con Legge Regionle 1 settemre 1993 n. 33 che, medinte l costituzione di otto prchi regionli e due riserve nturli, intendev promuovere, in form coordint, l conservzione e l vlorizzzione del ptrimonio nturle dell Regione Cmpni. Questo sistem orogrfico occup un mpio comprensorio che si estende tr il corso superiore dei fiumi Clore, Sto e Sele. In prticolre, l compless ed rticolt cten montuos dei Picentini può essere delimitt nord dl fiume Ofnto e dll direttrice Lioni Nusco Cstelvetere sul Clore Chiusno Sn Domenico; d ovest dll Vlle del Sto fino Serino, dl torrente Solofrn e dll Vlle dell Irno; sud dl fiume Picentino e d est dll Vlle del Sele. L ttule ssetto morfologico dei monti Picentini è il risultto si dell dinmic tetto-genetic si dell zione erosiv opert dgli genti tmosferici. A grndi linee, è possiile dividere il comprensorio in due distinte zone crtterizzte d un diverso processo morfoevolutivo. L zon pedemontn e le vlli dicenti presentno un morfologi dolce e pendii grdulmente degrdnti verso il fondovlle. Dette ree sono ricoperte d mterile vulcnico-detritico ed lluvionle che rppresentno il riempimento di ntiche depressioni tettoniche: in tli ree si rivel nche l presenz di lcune conoidi lluvionli. L second zon è crtterizzt d un morfologi estremmente spr ed ccidentt con l presenz di numerose creste e cuspidi rocciose. L elemento fisiogrfico è determinto dlle notevoli incisioni che hnno interessto l dorsle montuos. Inftti, in questi rilievi che conservno un prevlente orientzione ppenninic, si rilevno strette ed incise vllecole occupte d torrenti di piccole lunghezze. L ltezz mggiore viene rggiunt dl Monte Cervilto (1809 m), cui fnno coron le cime del Monte Accèllic (1660 m), del Monte Terminio (1783), dei Monti Mi (1607 m), del Monte Polvercchio (1790 m). In quest zon nscono i fiumi Sele, Ofnto, Clore, Sto, Picentino e Tuscino. I rilievi montuosi spesso sono interrotti d versnti cclivi, profonde ed incise vlli (Vlle dell Ccci, Vllone Mtrunolo) e d pine, ltipini e conche endoreiche più o meno mpie di ntur crsic (Pin del Drgone 690 m Altopino del Lcero 1053 m Pino di Vertegli1180 m Pino di Cmpolspierto 1290 m Pino del Gudo 1050 m Pin di Ischi 1215 m Pin delle Acquenere 1088 m ecc.). L implctur dell inter struttur dei Monti Picentini, costituit d clcri, clcri detritici e dolomitici microcristllini, grigistri o vn e dolomie (Cretceo-Giur- Lis-Tris) è circondt oltre che di prodotti vulcno clstici ed lluvionli nche e soprttutto d formzioni Flyschioidi prevlentemente Mioceniche (rgille ed rgille sioso-siltose di vrio 40

45 colore con ingloti elementi litici di ntur clcre ed rence venti vrie dimensioni). Tutte le strutture montuose, di ntur crontic, sono ricoperte d coltri di mterile di origine vulcnic (piroclstiti, pomici, lpilli, pleosuoli, scorie, tufi ecc.) ttriuiili lle mnifestzioni prossistiche degli pprti vulcnici del Somm-Vesuvio, dei Cmpi Flegrei. L elevto grdo di fertilità di questi terreni di copertur, unitmente l notevole grdo di umidità legto ll presenz di cquiferi, permette l nscit di un folt, verdegginte e lussuregginte vegetzione costituit d vrie e pregite essenze nturli. Le rocce clcree presenti in quest re si crtterizzno per un elevto grdo di ftturzione. I mterili crontici che, come innnzi evidenzito, costituiscono l implctur del predetto sistem montuoso, sono crtterizzti d un permeilità già lt per il grdo di tettonizzzione, fessurzione e ftturzione dei litotipi, dovut d eventi tettonici: ess risult esltt dll presenz di un fenomeno crsico molto evoluto che h fcilitto l ttcco chimico delle cque meteoriche e, quindi, h generto un crsismo che è ncor in fse giovnile e che in superficie si mnifest con le sue crtteristiche forme tipiche costituite d grotte, inghiottitoi, doline ecc. Le uone crtteristiche di permeilità delle rocce che formno l inter cten montuos consentono un elevt infiltrzione delle cque meteoriche. Inoltre, il prticolre ssetto dell distriuzione dei mterili rgillosi che ordno i predetti mssicci montuosi, fungendo d sogli di permeilità, consentono, nelle zone profonde dei mssicci, notevoli ccumuli idrici. Si trtt di cquiferi di notevole potenzilità idric e di eccezionli crtteristiche chimiche ed orgnolettiche. Tli prticolri condizioni idrogeologiche, rendono l cten montuos dei Picentini il più importnte dei sertoi idrici sotterrnei presenti nell intero Appennino Meridionle. 3.2 Prelievo degli strti orgnici e minerli del suolo In ciscun delle ree esminte sono stti effettuti cmpionmenti di lettier integr (non decompost o poco decompost e lettier decompost (strto orgnico) e del suolo minerle ( diverse profondità fino circ 40 cm) in cinque differenti punti per le pinete, e in sei differenti punti per le fggete, con un scelt degli stessi qunto più possiile rndomizzt. Per ogni punto di cmpionmento gli strti orgnici sono stti prelevti utilizzndo un qudrto con lto di 20 cm, si nelle tre pinete (Fig. 3.8) che nelle due fggete (Fig. 3.8). Figur 3.8: posizionmento del qudrto di superficie not (400 cm 2 ) utilizzto per prelevre lo strto orgnico (lettier indecompost ed decompost) nei siti di cmpionmento delle pinete () e delle fggete (). Negli stessi punti identificti per ogni sito e definiti precedentemente dl qudrto di 400 cm 2, è 41

46 stto poi prelevto il suolo minerle, dopo ver rccolto tutto il mterile di ntur orgnic. Il suolo è stto prelevto utilizzndo dei crottori in plstic, nelle pinete (Fig. 3.9) o di ccio, nelle fggete (Fig. 3.10) con lunghezz di 40 cm. Figur 3.9: prelievo del suolo minerle nelle pinete dell cronosequenzccon un crot di plstic di 40 cm. Figur 3.10: prelievo del suolo minerle con un crottore di cciio fino 40 cm di profondità nelle fggete. L lettier indecompost o nei primi stdi di decomposizione, con le foglie intere, integre o deolmente frmmentte, è stt seprt direttmente in cmpo dllo strto sottostnte, costituito d lettier in fse di decomposizione più vnzt, costituit d frmmenti nche molto piccoli. Il suolo, invece, contenuto in ciscun crot è stto seprto in su-cmpioni venti rispettivmente profondità di 5 cm di profondità nelle tre pinete, e su-cmpioni di profondità 0-5 cm, 5-15 cm, cm e cm, nelle due fggete. I diversi su-cmpioni di suolo sono poi stti setcciti, 42

47 medinte un setccio in plstic con mglie di 2 mm, in modo d eliminre lo scheletro, eventuli residui di lettier e l pedofun di grosse dimensioni. L frzione orgnic e quell minerle sono stte, poi, ftte essiccre in stuf 75 C per 48h, per poter effetture le vrie nlisi chimico-fisiche sul cmpione secco. Un frzione del cmpione fresco è stt conservt in frigo 4 C per l determinzione del C soluile, dell iomss fungin ttiv e totle, e per l iomss e l respirzione microic. Un liquot di ciscun su-cmpione, seccto in stuf, è stt, poi, polverizzt medinte un polverizztore (Frisch Pulverisette) con igli e preti in gt (l fine di evitre l contminzione dei cmpioni con metlli). L polverizzzione è necessri per effetture determinzioni del contenuto di C e N. Inoltre, cmpioni di suolo (fino 15 cm di profondità) sono stti prelevti, nei sei punti di cmpionmento, per l determinzione dell Cpcità idric mssimle e dell ulk density. 3.3 ANALISI Cpcità idric mssimle, Tenore idrico e Bulk density L Cpcità Idric Mssimle è l mssim quntità di cqu che il terreno riesce trttenere contro l forz di grvità. Per ciscun sito i prelievi di terreno sono stti effettuti utilizzndo dei crottori di plstic lunghi 15 cm e del dimetro di 5 cm, di tre not, con fondo forto internmente ricoperto d crt ssorente, in modo d evitre l fuoriuscit di terreno. Questi sono posti in vsche contenenti cqu ffinchè il terreno ssor l cqu fino rggiungere l sturzione. Dopo ver ftto percolre l cqu grvitzionle si determin il peso sturzione. I rttoli vengono, quindi messi in stuf 75 C fino peso costnte e ripesndoli si nnot il peso secco. L quntità di cqu trttenut è dt dl rpporto: CIM= ((P.st.- P.sec.)/P.sec.)*100 L cpcità idric mssimle è espresso in grmmi di cqu trttenut contro l forz di grvità, d 100 grmmi di terreno secco. Il Tenore idrico (T.I.), ossi il contenuto di cqu delle lettiere e del suolo l momento del prelievo, è stto determinto con metodo grvimetrico, pesndo un quntità not (circ 10 g) di lettier e di suolo fresco setccito (2 mm) e seccndolo in stuf 75 C per l lettier e 105 C per il suolo, fino l rggiungimento di un peso costnte. L quntità di cqu presente nel suolo, clcolt come differenz di peso tr cmpione fresco e cmpione secco, è stt espress come percentule rispetto l peso secco del suolo. T.I. = [( peso fresco netto peso secco netto)/peso secco netto)] x 100 L determinzione del Tenore idrico è stt relizzt su ciscun sezione delle repliche di lortorio. L Bulk density, o densità pprente del suolo, rppresent il rpporto tr l mss del suolo e il suo volume totle, inteso come somm tr il volume occupto dl solido e quello degli spzi vuoti (Allen, 1989). L Bulk density è influenzt d diversi fttori come l'origine dei suoli, tessitur ed uso del suolo o il tipo di coltivzione cui il suolo è sottoposto (Logdson e Krlen, 2004). All'umentre dell Bulk density si può ssistere ll formzione di fenomeni di nossi che fvoriscono processi come l denitrificzione e l scomprs delle micorrize. L Bulk density è clcolt pesndo il suolo secco di ogni singol sezione dell crot (0-5 cm e 5-15 cm del profilo), 43

48 senz setccire il terreno e rpportndolo l volume che l contenev. L Bulk density è espress come g/cm ph Il ph rppresent il grdo di rezione di un suolo, ovvero l misur dell su cidità o lclinità. Si consider come ph di un suolo quello di un soluzione cquos in equilirio con l prte solid del suolo stesso. Per determinre il ph dell lettier e del suolo è stto doperto un ph-metro e l misur è ftt per vi potenziometric. Il ph è stto misurto su suolo fresco: in un eut di 100 ml sono stti pesti 10 g di terreno cui sono stti ggiunti 25 ml di cqu distillt, per ottenere un rpporto cqu/terreno pri 2,5/1. Tli eute sono stte poste su di un pino oscillnte per 20 minuti, vendo cur, dopo 10 minuti, di ruotrle di 90 per spostre l direzione di oscillzione del liquido ed ottenere un miscuglio omogeneo. Dopo l gitzione, le eute sono stte lscite sedimentre per circ mezz or, psst l qule s è provveduto prelevre il surntnte e trsferirlo in un echer nel qule è stto misurto il ph Sostnz orgnic Il contenuto in sostnz orgnic (SOM) di un suolo rppresent uno dei principli indictori chimici dell qulità del suolo (Schoenholtz et l., 2000). Per l vlutzione del quntittivo di SOM sono stti pesti 1 g di lettier e 1 g di suolo non polverizzti, in cpsule di porcelln. I cmpioni sono stti, poi, inceneriti in muffol per circ 2h 550 C. Le cpsule sono stte poi prelevte per pesre le ceneri. L quntità di sostnz orgnic è espress in percentule e clcolt trmite l formul: peso secco del terreno peso delle ceneri /peso secco del terreno x 100 Il contenuto di sostnz orgnic è stto riportto come medi. Dl quntittivo di SOM è stto possiile rislire l quntittivo di C orgnico spendo che il C rppresent il 58% dell sostnz orgnic, è stt pplict l seguente formul: C orgnico = (SOM*58)/ Contenuto totle di Cronio e Azoto Sui cmpioni di lettier indecompost e decompost e di suolo minerle lle diverse profondità sono stte relizzte misure del contenuto totle di C e N, dlle quli è stto ricvto il rpporto C/N. Le misure sono relizzte su cmpioni secchi e finemente polverizzti. Tli determinzioni sono stte effettute su ciscun cmpione per ciscun sezione; per ciscun su-cmpione sono stte relizzte 3 repliche di lortorio. Il contenuto di C e di N totle è stto misurto ttrverso un nlizztore C,N,S (Elementl Anlyser, Flsh 112 Series EA). Per quest determinzione sono stti usti circ 5 mg per l lettier indecompost e decompost e 15 mg per il suolo minerle, lle diverse profondità, pesti in cpsuline di stgno. Le cpsuline, contenenti i cmpioni, sono stte trsferite nel 44

49 cmpiontore utomtico, nel gs-cromtogrfo, dove il cmpione viene prim di tutto introdotto in un cmer di comustione d lt tempertur e, poi, ossidto completmente e istntnemente temperture di 1800 C fino produrre CO 2 e NO X. I gs prodotti d questo processo vengono ftti pssre su uno specifico ctlizztore (ossido di colto rgentto e ossido di cromo) per completre il processo di ossidzione. Al fine di ridurre gli ossidi di zoto d zoto molecolre (N2), i gs pssno poi in un colonn contenente rme ridotto (colonn di riduzione, 840 C). Sull line è, inoltre, montto un filtro di perclorto di mgnesio nidro (Mg(ClO 4 )) che ssore il vpore cqueo. L seprzione dei differenti prodotti vviene medinte un colonn cromtogrfic (impcct con Porpc Q). Infine, i gs (CO 2, N 2 ) sono rilevti d un TCD- therml conductivity detector che, l pssggio degli ossidi, registr i segnli come vrizioni dell differenz di potenzile necessrie mntenere costnte l tempertur del detector stesso (60 C). Il contenuto di cronio e quello di zoto totle, espressi come percentule su peso secco di cmpione, sono forniti direttmente dllo strumento sull se dell curv di trtur (ER) relizzt utilizzndo 4 stndrd di foglie di leccio di peso crescente (C= 49.81% e N= 1.855%), certificto dll Crlo Er Instruments (Milno) Cronio Soluile Il cronio soluile è stto determinto si sull lettier che sul suolo. A 0,5 g di lettier secc sono stti ggiunti 70 ml di cqu distillt e 20 g di suolo per ciscun profondità dello strto minerle sono stti ggiunti 200 ml di H 2 O distillt. Le eute con cmpioni e cqu distillt sono stte, poi, ftte gitre sull gittore Universl Tle-Shker 709, 130 rpm per 2h. Le sospensioni ottenute, sono stte centrifugte rpm per 15 min e ftte filtrre ttrverso filtri Wtmn, di porosità 15 µm. Le sospensioni filtrte, poi, sono stte liofilizzte in stuf, 75 C. Il liofilizzto è stto, infine, nlizzto l gs-cromtogrfo (C,N,S Anlyser) per vlutre il quntittivo di C soluile NMR Gli estrtti contenenti il C soluile dei cmpioni di suolo e di lettier, sono stti poi nlizzti ttrverso spettroscopi di risonnz mgnetic nuclere ( 1 H NMR), l qule offre si informzioni sulle mcromolecole si su composti orgnici semplici (Wilson et l., 1988). Gli spettri sono stti relizzti per ciscun strto orgnico e per ciscun orizzonte in cui è stto diviso il profilo di suolo nelle tre pinete e nelle due fggete. Gli spettri 1 H NMR sono stti ottenuti d uno spettrometro Bruker 400. Un liquot di 100 mg circ di ciscun cmpione è stt dissolt in 3 ml di D 2 O come solvente e un porzione dell soluzione è stt trsferit in un tuo NMR. Gli spettri sono stti ottenuti lle seguenti condizioni: frequenz spettrometric di MHz; presturzione omonuclere per l soppressione del solvente; pulse dely di 1.0 s; tempo di cquisizione di 278 s; linerodening fctor, 1 Hz. Duocentocinquntsei scnsioni sono stte ccumulte per ciscun cmpione. Il Chemicl shifts è stto dto in relzione ll risonnz del tetrmethylsilno. Le ree dei segnli sono stte clcolte per mezzo di un integrzione. Su ciscuno spettro sono stti riconosciuti tre rnge di segnli: lchili: 0-3 ppm; lcooli/croidrti: ppm; composti romtici e olefine: ppm. 45

50 3.3.7 Fosforo totle Per l vlutzione dell quntità di Fosforo totle (P tot.) nel suolo è stto utilizzto il trttmento con Acido Solforico (96%), Perossido di Idrogeno (130% m/m) e Acido Fluoridrico (50%), secondo il metodo proposto d Dick e Tti (1977). E stto utilizzto l Acido scorico come gente riducente (0.1 moli L -1 ) (Murphy e Riley, 1962) in qunto present il vntggio, rispetto ll utilizzzione dello stgno cloruro (Jckson, 1958), di un più lung stilità del colore lu (oltre 24h) e di un mggiore tollernz d elevte concentrzioni di sli e di Fe3 + (oltre 2.5 mg L -1 ). I cmpioni, infine, sono stti letti llo spettrofotometro (U-1500 HITACHI) 882 nm, contro un inco che contiene tutti i regenti esclus l soluzione di fosforo. L concentrzione di P è stt ricvt d un curv di trtur, costruit utilizzndo quntità crescenti di un soluzione stndrd di P (10 mg L -1 ); l curv di trtur er costruit con 6 diverse concentrzioni di P, prtendo d 0 mg L -1, 1, 2, 3, 4 e 5 mg L Biomss fungin ttiv L determinzione dell iomss fungin ttiv è stt effettut con un metodo diretto che prevede l cont delle intersezioni delle ife fungine con un retino montto ll oculre di un microscopio (Olson 1950). Un liquot not di lettier e suolo fresco (1g di peso fresco) e 100 ml di tmpone fosfto (60 mm; ph=7.5) sono stti omogeneizzti in un mixer. Dll miscel così ottenut, sono stti prelevti 1 ml di sospensione per l lettier e 0.5 ml di sospensione per il suolo, cui è stto ggiunto 1 ml di soluzione diluit di dicetto di fluorescein (FDA), questo colornte penetr velocemente nelle cellule vitli e viene idrolizzto fluorescein, composto fluorescente, d differenti enzimi come protesi, lipsi ed estersi (Söderström 1977). Si lsci gire il colornte dopo circ 3 minuti, poi l miscel è filtrt sottovuoto con filtri in polipropilene (Millipore MF Bck Filter) d 0.45 μm di porosità e 25 mm di dimetro (Fig. 3.11). I filtri sono stti montti su ppositi vetrini, chirificndoli con olio d immersione non fluorescente (Crgille, Type B) e osservti l microscopio d un ingrndimento di 40X (Fig.3.10). L cont delle ife srà effettut su un grigli del microscopio in venti cmpi di osservzione (Fig.3.13). Conoscendo le dimensioni dell mgli del retino è possiile convertire il numero totle di intersezioni delle ife in lunghezz delle ife presenti su tutto il filtro (Fig. 3.12), secondo Olson (1950). Figur 3.11: Preprzione dei vetrini per l iomss fungin ttiv. 46

51 Figur 3.12: immgine l microscopio fluorescenz di ife vitli dopo colorzione con dicetto di fluorescein. Dlle intersezioni tr le ife e le mglie del retino di dimensione not si ricv l lunghezz del micelio fungino. L lunghezz delle ife è espress in mm/g e viene moltiplict per l sezione medi dell if (9,3 x 10-6 ) per ottenere il volume in mm -3 g e successivmente in peso secco, conoscendo l densità medi delle ife (1.1 g ml -1 ) e spendo che il peso secco di un if rppresent il 15% del peso fresco (Berg & Söderström, 1979). L iomss fungin è espress come mg/g di peso secco Biomss fungin totle L determinzione dell iomss fungin totle si s su un principio nlogo quello visto per l iomss fungin ttiv. Questo tipo di misur non discrimin tr ife vive, metolicmente ttive e morte m non decomposte. L preprzione dei vetrini per quest nlisi prte dll sospensione dei cmpioni di lettier e di suolo preprti con il tmpone fosfto e come già descritto nel prgrfo precedente; nche in questo cso, sono stti prelevti 1 ml di sospensione con lettier e 0,5 ml di sospensione con suolo e filtrti sottovuoto (con un filtro di 25 mm di dimetro e un 0.45 µm di porosità). I filtri vengono colorti con un soluzione di lu di nilin cpce di legre l chitin, componente dell prete cellulre del micelio fungino, il suddetto colornte non h l cpcità di discriminre tr le ife metolicmente ttive, inttive o morte e non ncor decomposte (Fig.3.14). I filtri colorti e sciugti vengono montti su vetrino con olio di cedro. L determinzione viene effettut ttrverso l cont delle intersezioni delle ife (Olson 1950), con le mglie di un retino montto sull oculre (Fig.3.13), utilizzndo un ingrndimento 40x, e, spostndo il cmpo di osservzione in mnier orizzontle e verticle per 20 volte. Dlle intersezioni tr le ife e le mglie del retino di dimensione not si ricv l lunghezz del micelio fungino. Anlogmente qunto riportto nel prgrfo precedente, l lunghezz delle ife è espress in mm/g e viene moltiplict per l sezione medi dell if (9,3 x 10-6) per ottenere il volume in mm -3 g e successivmente in peso secco, conoscendo l densità medi delle ife (1.1 g ml-1) e spendo che il peso secco di un if rppresent il 15% del peso fresco (Berg & Söderström 1979). L iomss fungin è espress come mg/g di peso secco. 47

52 Figur 3.13: retino montto sull oculre del microscopio ottico e fluorescenz per vlutre l intersezione delle ife fungine. Figur 3.14: ife fungine totli colorte con lu di nilin osservte l microscopio ottico Biomss e respirzione microic Un stim dell iomss e dell ttività dell popolzione microic del suolo è possiile ttrverso l misur di CO 2 prodott nell ossidzione dell sostnz orgnic che rppresent l respirzione del suolo (le tecniche di lortorio utilizzno terreno setccito, per cui viene escluso il contriuto dovuto ll respirzione dell mcrofun e delle rdici). L iomss microic e stt vlutt trmite il metodo dell respirzione indott dl sustrto (SIR) secondo Anderson nd Domsch (1978). Si è proceduto pesre un quntità di lettier e di suolo fresco equivlente 3 grmmi di suolo in peso secco. In ognuno dei cmpioni sono stti ggiunti 3 ml di un soluzione di glucosio d un concentrzione di 30 mg ml -1. L lettier e il suolo con ggiunt di glucosio sono stti incuti in rttoli di vetro chiusur ermetic con echer contenenti circ 15 ml di cqu (in modo d grntire un miente umido) e 10 ml di un soluzione 0.1 N di NOH. I rttoli sono stti incuti per 5 notti, l uio 25 C. L soluzione di NOH funge d trppol per l CO 2 liert dl suolo che rest imprigiont nel rttolo chiuso ermeticmente. Aggiungendo un eccesso di D-glucosio, fcilmente utilizzile 48