Convegno di Medio Termine dell Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Belgirate, 22-24 settembre 2011 memoria n. INDAGINE SULLE CARATTERISTICHE DEGLI APPARATI RADICALI DI UNA ABETINA SOTTOPOSTA A TAGLIO A BUCHE IN ALTA VAL BREMBANA (BG) C. Vergani 1, E.A. Chiaradia 1, C. Bassanelli 1, G. Minotta 2, G.B. Bischetti 1 (1) Dipartimento di Ingegneria Agraria, Università degli Studi di Milano (2) Dipartimento AGROSELVITER, Università di Torino SOMMARIO Il taglio a buche è una tecnica di gestione selvicolturale che affianca ad una buona efficienza economica la possibilità di favorire la rinnovazione naturale dei popolamenti forestali. Quasi nulla si conosce circa gli effetti di tale tecnica sulla stabilità dei versanti soggetti a taglio. Nel presente studio viene proposta una modalità di indagine basata sull analisi delle caratteristiche meccaniche e della densità degli apparati radicali di cenosi forestali ad abete bianco, sia in zone indisturbate che in aree soggette a tagli effettuati in diverse epoche (6 mesi, 1 anno, 20 anni). Per i casi in esame vengono proposti i valori di resistenza a trazione e di area radicata per radici di diverse classi di diametro. Nel complesso non sono state riscontrate differenze significative tra le diverse condizioni per nessuno dei due parametri presi in considerazione; ciò va tuttavia interpretato in riferimento, da un lato al periodo relativamente breve trascorso tra il taglio e il monitoraggio alla luce delle caratteristiche stazionali (ambiente alpino) e dall altro alla capacità di colonizzazione degli individui a margine delle buche (taglio di 20 anni). Ulteriori indagini, protratte nel tempo, risultano necessarie per una maggiore comprensione dei fenomeni in atto. Parole chiave: taglio a buche, abete bianco, Val Brembana, resistenza a trazione, area radicata. 1 INTRODUZIONE Nei boschi ad alto fusto il trattamento a buche consiste nel taglio a raso di porzioni di soprassuolo di superficie solitamente inferiore a 1000-1500 m 2 (Figura 1), in modo da creare aperture che consentono il passaggio della luce e un mosaico di spazi vitali per la rinnovazione di specie con diverse esigenze (Nagel et al., 2010), simulando il regime di disturbi naturali, quali schianti da vento, incendi ed attacchi di parassiti (Mercurio et al., 2009; Gugliotta et al., 2006). Tale pratica risulta quindi uno strumento efficace per favorire la rinnovazione naturale nei boschi di conifere (Mercurio et al., 2009), garantendo al contempo la sostenibilità economica per le imprese boschive; la maggior facilità nelle operazioni di taglio ed esbosco garantisce, infatti, una maggiore resa unitaria.
C. Vergani, E.A. Chiaradia, G.B. Bischetti, C. Bassanelli, G. Minotta L effetto di questa pratica sulle caratteristiche degli apparati radicali, che contribuiscono al contenimento dei fenomeni di dissesto, risulta scarsamente documentato per l ambiente alpino (Ammann et al., 2009) e l obbiettivo del presente lavoro è quello di contribuire a colmare tale lacuna. Nel lavoro viene indagata la dinamica della resistenza a trazione e dell area radicata in due diversi tagli a buche (effettuati 6 mesi e 1 anno prima dell attuazione dei rilievi) in due abieteti della zona subalpina lombarda e in un terzo popolamento analogo che ha subito un taglio assimilabile alle buche 20 anni prima dei presenti rilievi. Figura 1. Buca di 1 anno a Cusio (sinistra) e di 6 mesi ad Averara (destra) 2 MATERIALI E METODI 2.1 Area di studio Sono stati considerati due diversi tagli a buche in alta Val Brembana (BG), nel bacino dell alto Brembo, localizzati nei comuni di Cusio e Averara (Figura 1). Entrambi i siti rientrano nella regione forestale mesalpica (Del Favero, 2002), caratterizzata da elevate precipitazioni e temperature rigide; le precipitazione medie annuali sono superiori ai 1400 mm, con due picchi in autunno e primavera, e le temperature medie annue sono di circa 7 C. Il tipo di suolo è cambisol in Averara, umbrisol in Cusio (carta pedologica della Regione Lombardia). Entrambi i popolamenti possono essere inquadrati nella tipologia Abieteto dei substrati silicatici tipico (Del Favero, 2002), a dominanza di abete bianco (60-70%) e abete rosso (20-30%), con la presenza sporadica di latifoglie (faggio a Cusio, faggio e castagno ad Averara); entrambe le stazioni sono localizzate sul medio versante. L età del popolamento varia tra 90 e 120 anni ad Averara e 80 e 120 anni a Cusio nelle aree sottoposte a taglio, mentre nelle aree indisturbate si alternano aree di fustaia matura (prese in considerazione per il campionamento) e zone a perticaia. Nella stazione di Cusio sono stati considerati due tagli a buche di 20 anni (serie CU_t20a) e di un anno (serie CU_t1a), e una porzione di foresta indisturbata (serie CU_i); ad Averara un taglio di 6 mesi (serie AV_t6m) e l adiacente porzione di foresta indisturbata (serie AV_i). In ciascun sito sono stati scavati 3 profili per l analisi della densità radicale nei popolamenti e il prelievo delle radici per le prove di trazione. 2.2 Misura della forza di trazione e dell area radicata La forza di resistenza esercitata dalle radici sottoposte a trazione, F (N), è
Indagine sulle caratteristiche degli apparati radicali di un abieteto sottoposto a taglio a buche determinata attraverso specifici test di laboratorio condotti sui campioni di radici raccolti; l area radicata, RAR - Root Area Ratio (m 2 /m 2 ), mediante l analisi d immagine dei profili di scavo. Entrambe le metodologie sono descritte in Bischetti et al., 2009 a cui si rimanda per i dettagli. Dalle prove di trazione sono state escluse le radici con diametro inferiore ad 1 mm e superiori a 10 poiché di dubbia influenza ai fini della coesione radicale (Waldron 1977; Burroughs & Thomas 1977; O Loughlin & Ziemer, 1982; Reubens et al., 2007, Bischetti et al., 2009); per quanto riguarda la RAR vengono esaminate anche le altre classi di diametro presenti per una comprensione generale dell entità della degradazione. 3 RISULTATI E DISCUSSIONE 3.1 Resistenza alla trazione I valori di forza e diametro delle radici sottoposte a trazione sono riportati in Tabella 2. La relazione tra forza massima a trazione e diametro delle radici è ben descritta attraverso una regressione lineare tra i logaritmi delle forze e dei diametri, in accordo con altri autori (Ziemer & Swanston, 1977; Ziemer 1981; Genet et al., 2010). id n. diametro (mm) forza (N) radici mean max min s.d. mean max min s.d. CU_t1a 54 2,40 4,61 1,03 0,88 30,96 113,55 2,95 22,79 CU_t20a 45 2,02 3,93 1,03 0,80 25,90 81,20 3,60 17,80 CU_i 47 2,02 4,74 1,01 1,01 23,70 81,11 4,73 20,50 AV_t6m 47 2,64 5,83 1,02 1,18 55,11 277,54 2,14 61,20 AV_i 42 2,34 5,27 1,03 1,06 28,95 139,32 4,52 29,27 Tabella 2. Parametri delle radici sottoposte a trazione. Applicando un modello di regressione lineare multipla tra il logaritmo della forza (variabile dipendente), il logaritmo del diametro (variabile indipendente) e il trattamento selvicolturale (indipendente dummy, Wooldridge, 2002) è emerso come, sia per Averara che per Cusio, l effetto del trattamento risulta trascurabile ai fini dell interpretazione dei risultati (test F e test t, p > 0,01). In base ai campioni in esame, non si osserva quindi un decadimento nella forza delle radici nel primo anno dal taglio (Figura 2). La letteratura riporta, per alcune conifere, un declino esponenziale per una durata che varia da poche settimane (Watson et al.,1999) a 2-3 anni dopo il taglio (Ziemer 1981; Ziemer & Swanston 1977 ) mentre per altre specie non c è decadimento fino a 2 anni dopo (Watson et al.,1999). Watson et al. (1999) attribuiscono al tipo di legno, duro o morbido, la velocità di decadimento. Il legno di abete è considerato morbido ; ciononostante, nel primo anno dopo il taglio, non si rileva una significativa diminuzione nella forza delle radici, sebbene siano state escluse le radici di diametro inferiore al millimetro che sono, plausibilmente, le più soggette a una rapida degradazione. La velocità di decomposizione delle radici dipende quindi anche delle caratteristiche ambientali quali quota e regime idrico. Si può quindi ipotizzare che in ambiente alpino un anno sia un lasso di tempo troppo breve per apprezzare variazioni nella forza delle radici in base ai diametri considerati. Ammann et al. (2009) rilevano che, nelle peccete
C. Vergani, E.A. Chiaradia, G.B. Bischetti, C. Bassanelli, G. Minotta montane della Svizzera, sono necessari almeno 8 anni per avere una riduzione della resistenza a trazione del 60%. Un lungo periodo di monitoraggio è quindi utile per verificare la degradazione delle radici nel tempo nell area in esame. D altra parte anche nella buca di 20 anni non ci sono differenze significative rispetto all indisturbato, anzi i valori di forza sono leggermente superiori (Figura 2). Ziemer (1981) rileva che nelle conifere quasi tutto il rinforzo delle radici morte viene meno nel giro di 25 anni dal taglio. Le radici campionate nella buca di 20 anni sono le radici delle piante a margine della stessa che hanno ricolonizzato la buca. Figura 2. Relazione lineare tra i logaritmi della forza e del diametro nei diversi trattamenti e stazioni. 3.2 Area radicata La distribuzione dell area radicata (Figura 3) può essere descritta da una relazione decrescente in funzione della profondità. La maggiore densità nei primi strati di suolo è una caratteristica osservata da diversi autori (Reubens et al., 2007, Brassard et al., 2009; Stokes et al., 2009; Abdi et al., 2010, Genet et al., 2010), ed è attribuita al maggiore contenuto in sostanza organica, a una minore resistenza alla crescita radicale ed ad una migliore areazione (Stokes et al., 2008, Douglas et al., 2010, Abdi et al., 2010). Non si apprezzano grandi differenze tra i profili medi di area radicata della buca e dell indisturbato di Averara, con l eccezione dei primi 10 cm di suolo dove la RAR è maggiore in buca a causa della presenza di radici di maggiori dimensioni. Le radici dell indisturbato raggiungono profondità maggiori rispetto alla buca probabilmente a causa di locali variazioni nelle caratteristiche del suolo quali la presenza di roccia affiorante. Per quanto riguarda Cusio, i valori di RAR sono complessivamente superiori nella buca di un anno dove si raggiungono anche le profondità maggiori, sempre a causa di locali differenze nel substrato; se consideriamo le radici con d < 10 mm però si hanno valori di RAR superiori nell indisturbato. Nella buca di vent anni i valori di RAR sono generalmente inferiori rispetto all indisturbato. Analizzando le classi di diametro (Figura 3) si può osservare una diminuzione delle radici minori di 1 mm in entrambe le buche recenti, mentre non si registrano differenze
Indagine sulle caratteristiche degli apparati radicali di un abieteto sottoposto a taglio a buche tra indisturbato e buca di 20 anni. Nella buca di 6 mesi non si riscontra una diminuzione delle radici di diametro superiore al millimetro, mentre in quella di un anno c è una piccola riduzione delle radici di diametro compreso tra 1 e 2 mm e 2 e 5 mm, in accordo con Ziemer and Swanston (1977) per i quali nei primi due anni dopo il taglio la maggior parte delle radici di diametro maggiore di 1 mm possono ancora essere trovate nel suolo. Nella buca di 20 anni le radici di 1-2 mm sono meno abbondanti nei primi strati di suolo rispetto all indisturbato mentre sono simili in profondità. Si può rilevare una differente distribuzione delle radici intermedie (2-10 mm) rispetto all indisturbato, con una distribuzione meno uniforme, che può essere attribuita alla diversa modalità di colonizzazione delle radici delle piante vicine, con un espansione di tipo laterale. Figura 3. Profili medi di area radicata suddivisi per classi di diametro. 4 CONCLUSIONI I risultati delle misure di campo mostrano come non sia possibile apprezzare differenze rilevanti sia nella forza delle radici che nell area radicata tra buche ed indisturbato, specialmente se si considerano le radici di diametro compreso tra 1 e 10 mm. Il tempo trascorso dal taglio non sembra quindi sufficiente per indurre una significativa degradazione delle radici nel caso delle buche giovani (6 mesi e 1 anno); per quanto riguarda la buca di 20 anni le radici sane delle piante vicine garantiscono valori di forza e di area radicata sostanzialmente comparabili con l indisturbato. In relazione all area radicata, il fatto che generalmente le piante in buca siano più anziane (soprassuolo stramaturo) rispetto a quelle dell indisturbato, rende più difficoltoso il confronto. E quindi opportuno continuare il monitoraggio dei sistemi radicali delle buche per apprezzarne la dinamica depurata dalla variabilità dovuta alle differenze d età, oltre che per un arco di tempo maggiore.
C. Vergani, E.A. Chiaradia, G.B. Bischetti, C. Bassanelli, G. Minotta I risultati finora conseguiti consentono comunque di iniziare a verificare i dati ancora scarsi presenti in letteratura per lo specifico ambiente alpino. Ringraziamenti. Si ringraziano il Comandante del Corpo Forestale Bruno Paternoster, il dott. for. Giulio Zanetti e la dott.ssa for. Nives Ghidotti per le utilissime indicazioni. BIBLIOGRAFIA Abdi E., Majnounian B., Genet M., Rahimi H. Quantifying the effects of root reinforcement of Persian Ironwood (Parrotia Persica) on slope stability; a case study: Hillslope of Hyrcanian forests, northern Iran, Ecological Engineering, 2010, 36,1409-1416. Ammann M., Boll A., Rickli C., Speck T., Holdenrieder O. Significance of tree root decomposition for shallow landslides, For. Snow Landsc. Res., 2009, 82(1),79-94. Bischetti G.B., Chiaradia E.A., Epis T., Morlotti E. Root cohesion of forest species in the Italian Alps, Plant & Soil, 2009, doi 10.1007/s11104-009-9941-0. Brassard B.W., Chen H.Y.H., Bergeron Y. Influence of environmental variability on root dynamics in northern forests, Critical Reviews in Plant Sciences, 2009, 28(3),179-197. Del Favero R. I tipi forestali della Lombardia. Cierre edizioni, 2002. Genet M., Li M., Luo T., Fourcaud T., Clement-Vidal A., Stokes A. Linking carbon supply to cell wall chemistry & mechanics at high altitude in Abies Georgei, Annals of Botany, 2010, doi:10.1093/aob/mcq237. Gugliotta O.I., Mercurio R., Albanesi E. Dinamica della rinnovazione naturale in tagli a buche in pinete di pino laricio (Pinus laricio Poiret) dell Appennino Meridionale, Forest@, 2006, 3(3), 380-386. Mercurio R., Mallamaci C., Muscolo A., Sidari M. Effetti della dimensione delle buche sulla rinnovazione naturale in rimboschimenti di pino nero, Forest@, 2009, 6,312-319. Nagel T.A., Svoboda M., Rugani T., Diaci J. Gap regeneration & replacement patterns in an old growth Fagus-Abies forest of Bosnia Herzegovina, Plant Ecol., 2010,208,307-318. Reubens B., Poesen J., Danjon F., Geudens G., Muys B. The role of fine & coarse roots in shallow slope stability & soil erosion control with a focus on root system architecture: a review, Trees, 2007, 21,385-402. Stokes A., Norris J.E., Van Beek L.P.H et al. How vegetation reinforces soil on slopes, in JE Norris et al., Slope stability and erosion control: ecotechnological solutions, Springer ed, 2008, pp. 65-118. Stokes A., Atger C., Bengough A.G., Fourcaud T., Sidle R.C. Desiderable plant root traits for protecting natural and engineered slopes against landslides, Plant & Soil, 2009, 324,1-30. Waldron L.J. The shear resistance of root-permeated homogeneous & stratified soil, Soil Sci Soc Am J, 1977, 41,843 849. Watson A, Phillips C, Marden M. Root strength, growth, and rates of decay: root reinforcement change of two tree species and their contribution to slope stability, Plant & Soil,1999, 217:39-47. Wooldridge J.M. Introductory Econometrics, Thomson Learning ed., 2002, pp 863. Ziemer R.R. Roots & the stability of forested slopes, in Erosion & Sediment Transport in Pacific Rim Steeplands. I.A.H.S. Publ. n. 132, 1981. Ziemer R.R., Swanston D.N. Root strength changes after logging in southeast Alaska, Usda Forest Service Research Note, 1977.