Dottorato In Ecologia Forestale Università Degli Studi Di Padova

Dottorato in Ecologia Forestale Università degli Studi di Padova Supervisore: Tommaso Anfodillo Dottorando: Claudio Fior

Confronto dei flussi xilematici al limite superiore del bosco in una stazione austriaca ed una italiana.

Localizzazione Patscherkofel - Innsbruck

Passo Falzarego - San Vito di Cadore

Caratteri meteorologici Passo Falzarego

Mt. Patscherkofel

Temperatura media annua

+3,2 °C

+ 2,5 °C

Temperatura media del mese più caldo

+11,9 °C

+11 °C

Precipitazione annua

1.060 mm

980 mm

È possibile notare la maggior continentalità della stazione austriaca che si riflette soprattutto su una minore piovosità

Caratteri ecologico-vegetazionali Passo Falzarego

Mt. Patscherkofel

Quota

2.080 s.l.m.

1.950 s.l.m

Esposzione

Sud

Sud - Ovest

Suolo

Suolo superficiale calcareo

Podsol

In entrambe i casi soprassuolo è formato da giovani esemplari di L. decidua, P. cembra e P. abies nei pressi del limite superiore del bosco. Le indagini hanno riguardato due esemplari per ciascuna delle tre specie.

Caratteri microclimatici - Precipitazioni Dal 16 giugno 1997 al 17 ottobre 1997 sono stati rilevati i dati di densità di flusso xilematico ed i principali parametri ambientali (temperatura, deficit di pressione di vapore, radiazione fotosinteticamente attiva, vento, precipitazioni e contenuto idrico del suolo). Emerge subito la differenza quanto a entità delle precipitazioni nelle due stazioni:

Italia Precipitazioni 548 mm

Austria 488 mm

In entrambe i casi si è avuto un minimo di precipitazioni di una certa entità a fine stagione vegetativa. In Italia sono comuni precipitazioni a carattere temporalesco.

Caratteri microclimatici - Vento La ventosità della stagione austriaca è notevolmente superiore a quella italiana in ogni momento della giornata. 0,7

0,5 0,4

Italia

0,3

Austria

0,2 0,1 0 100 20 0 3 00 4 00 50 0 6 00 70 0 80 0 9 0 1000 1 1 00 12 0 0 1 30 0 1 4 00 1 50 0 1 6 00 1 7 00 1 80 0 1 9 00 2 00 0 21 0 0 2 20 0 23 0 0 00

v e locità (m/s)

0,6

ora del giorno

Caratteri microclimatici – Deficit di Pressione di vapore Le uniche differenze emerse riguardano le prime ore della giornata in cui in Italia si rilevano valori più elevati 6

4 Italia

3

Austria

2 1 0 100 20 0 30 0 4 00 5 00 60 0 70 0 80 0 9 0 1 00 0 1 10 0 1 20 0 13 0 0 1 40 0 15 0 0 1 60 0 17 00 1 80 0 1 90 0 20 0 0 21 0 0 2 20 0 2 30 0 00

VPD (hPa)

5

ora del giorno

?

Caratteri microclimatici – Contenuto idrico del suolo

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

TDR Italia TDR Austria

16 8 17 5 18 2 18 9 19 6 20 3 21 0 21 7 22 4 23 1 23 8 24 5 25 2 25 9 26 6 27 3 28 0 28 7

contenuto idrico del suolo (%)

In gran parte delle giornate il valore rilevato è significativamente diverso nelle due stazioni.

giorno giuliano

?

?

Flussi medi giornalieri Le tre specie presentano un comportamento diverso nelle due stazioni per quanto riguarda il flusso nell’arco della giornata

Austria

0,7

0,7

0,6

0,6

flusso re lativ o (%)

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0,4

Larice

0,3

Cembro

0,2

Abete

0,1

00 22

00 20

00

00

ora del giorno

18

16

00 14

00 12

00 10

0 80

0 60

0 40

20

00

00 22

20

00 18

00

00

16

14

00 12

00

0 80

0 60

0

0 40

20

10

ora del giorno

0

0

0 0

0,5

0

flusso relativ o (%)

Italia

Il cembro non ha grosse variazioni mentre larice ed abete in Austria hanno un comportamento analogo ed intermedio alle stesse in Italia.

Relazione dei flussi con il deficit di pressione di vapore

Flusso giornalie ro (%)

È netto l’effetto del deficit di pressione di vapore nel determinare l’entità del flusso xilematico medio giornaliero. Le regressioni sono sempre risultate significative e con discreti coefficienti di regressione. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0

2

4

6

8

Deficit di pressione di vapore (hPa)

Larice in Italia y = -0,0107x2 + 0,1237x + 0,0649 R2 = 0,4446

10

Relazione dei flussi con il contenuto idrico del suolo

Flusso giornalie ro (%)

In questo caso le relazioni individuate non sono così chiare e precise, la significatività diminuisce e così pure i coefficienti di regressione. Per cercare di evidenziare l’effetto legato al contenuto idrico del suolo si è scelta un’altra via. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1

0,8

0,6

Contenuto idrico del suolo (%)

Larice in Italia y = 0,2456x + 0,1132 R2 = 0,0779

0,4

Utilizzo dei numeri indice per isolare l’effetto del contenuto idrico del suolo Si è calcolato per ogni serie di dati la regressione dei flussi con il deficit di pressione di vapore. Per ogni giorno si è quindi calcolato il rapporto tra il valore rilevato e quello calcolato dalla regressione. Indice di flusso

2

1

0 1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Contenuto idrico del suolo (%)

Al di sotto di un certo valore non si rileva più alcun punto sopra il valore unitario e si riduce la variabilità della distribuzione in tutti i campioni considerati.

!

Individuazione delle soglie di contenuto idrico che riducono i flussi xilematici

!

Si è provato ad utilizzare il valore di contenuto idrico del suolo al di sotto del quale l’indice è sempre inferiore ad uno come soglia per evidenziare l’effetto della siccità nel ridurre i flussi xilematici. Specie Italia Austria Larice 0,56 0,61 Cembro 0,58 0,70 Abete 0,56 0,61 Si vede che la riduzione si registra prima in specie evitati lo stress idrico come il cembro. La differenza tra le due stazioni può essere imputata al diverso terreno presente nelle due stazione ed alla diversa collocazione della sonda per il rilievo del contenuto idrico. Si è scelta una soglia pari a 0,60 e si sono confrontati i valori dei flussi sopra e sotto questo valore per valutare l’entità della loro riduzione.

Riduzione dei flussi xilematici a causa del contenuto idrico del suolo Queste sono le riduzioni di flusso giornaliero nelle varie classi di deficit di pressione di vapore:

Austria 1,8

1,8 F lu sso se cco (% su u m id o )

Flusso se cco (% su umido)

Italia 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6

*

0,4

* *

0,2 0 1

2

3

4 VPD (hPa)

*

* *

5

6

1,6 1,4 1,2

Larice

1 0,8

*

0,6

* *

Cembro Abete

*

0,4 0,2 0

7

1

2

3

4

5

6

7

V P D (h P a )

A parte il caso austriaco a bassi valori di deficit di pressione di vapore, che non presenta significatività statistica, l’effetto varia nelle due aree con valori più elevati in Italia. L’abete, che in Italia è intermedio alle altre specie, in Austria appare simile al larice nel suo comportamento.

Differenze ed analogie riscontrate tra le stazioni Si sono utilizzati alcuni parametri caratterizzanti le varie specie, come flusso medio, riduzione nel periodo siccitoso, soglia sotto la quale si verifica una riduzione dei flussi, per costruire un dendrogramma in modo da evidenziare analogie e differenze tra specie e stazioni. Centroidi dei gruppi non pesati Distanze euclidee

Ordine di Amalgama (distanze non monotoniche)

6 5 4

3 2 1 0 Cembro Austria Larice Italia

Abete Italia

Cembro Italia

Abete Austria Larice Austria

Conclusioni Si può affermare che ciò che più conta nei diversi comportamenti dei campioni è la stazione, segue la specie ed infine le risposte delle singole piante. L’abete in Italia appare simile al cembro, mentre nel caso austriaco ha una risposta analoga al larice ed intermedia a queste due specie nel caso italiano. Il flusso medio Le riduzioni dei flussi in seguito a stress idrico sono ridotte (20%) e poco diversificate in Austria; in Italia il larice si attesta sugli stessi valori mentre cembro e abete possono arrivare al 70%. La soglia di contenuto idrico del suolo sotto la quale si verifica una riduzione è pari al 60% in tutti i casi eccetto il cembro che in Austria presenta valori più elevati (70%).

Rilievo dei flussi xilematici Viene effettuato tramite delle sonde di Granier, si tratta di due termocoppie inserite per un paio di centimetri di profondità nel tronco ad una distanza di 5 cm. La sonda inferiore viene riscaldata tramite una resistenza e la differenza di temperatura rilevata è in funzione del flusso di linfa che facilità il trasporto di calore tra i due punti. 2 cm Tronco Termocoppia

5 cm

I dati riportati sono espressi in percentuale sul massimo valore così da essere meno condizionati dalla pianta scelta e dalla posizione sul fusto della sonda.

Termocoppia + resistenza

Ritorna

Rilievo del contenuto idrico del suolo Viene effettuato tramite ad una “forchetta metallica” infilata nel suolo a 30 cm di profondità sottoposta ad una differenza di potenziale. La resistenza opposta al passaggio della corrente è proporzionale al contenuto idrico del suolo. L’apparecchio andrebbe tarato per ogni suolo utilizzato e i risultati ottenuti dipendono dalla profondità e sito in cui è collocato. Perciò il valore è espresso come percentuale sul valore massimo rilevato nella stagione, che probabilmente rappresenta le condizioni di saturazione del suolo. Il valore percentuale può essere inteso grossolanamente come la capacità di campo del suolo. Ritorna

Deficit di pressione di vapore È un parametro che rappresenta la capacità evaporante dell’atmosfera. In condizioni di aria satura la pressione di vapore dell’acqua liquida è pari a quella del vapore presente in atmosfera. Quando non siamo in condizioni di saturazione la differenza tra le due è detta deficit di pressione di vapore, questi rappresenta meglio dell’umidità relativa il potere evaporante dell’atmosfera. È un parametro calcolabile note temperatura dell’aria ed umidità relativa. Curva di saturazione

Vpd

y A e

T

Per il punto “A”: •y è il deficit di pressione di vapore •e è la pressione di vapore •y/(y+e) è l’umidità relativa Ritorna

Limiti dei numeri indice - 1 • Non sempre vi è un punto univoco ove l’indice non supera il valore unitario; in un caso si verifica a valori di contenuto idrico più elevati pari anche al 85%. Si può ipotizzare sia l’effetto di una più pronta reazione agli stress incorsi nelle prime fasi della stagione vegetativa. Dimostrarlo è complesso vista l’elevata correlazione tra avanzare dell’estate e stress idrico; mettendo nella relazione il giorno giuliano l’analisi dei dati non è più così semplice. 2

Cembro in Austria 1

0 1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Ritorna

Limiti dei numeri indice - 2 •In altre annate, ad esempio nel 1999 in Italia, con lo stesso sistema non si evidenzia alcun effetto legato allo stress idrico. •Separando flussi notturni e diurni lo stress causa una riduzione nei primi solamente nella stazione italiana e non in quella austriaca, seppure in quest’ultima le soglie sono più elevate facendo supporre una più pronta reazione allo stress idrico Italia notturno Larice

Austria notturno Larice

2

2

1

1

0

0 1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Ritorna

Limiti dei numeri indice - 3 •Non è possibile usare l’intersezione della regressione degli indici con il valore unitario per individuare la soglia; i valori ottenuti sono molto elevati e non rispondono ad alcuna logica. Infatti il cembro non sembrerebbe essere la specie più pronta a ridurre i flussi al verificarsi di uno stress idrico. Italia Austria Larice 0,53 0,51 Cembro 0,50 0,51 Abete 0,50 0,52 Si può ipotizzare che lo stato normale e di stress idrico siano popolazioni completamente diverse, perciò le relazioni con altri parametri ambientali vengono alterate e quindi non è sensato pensare ad un’unica regressione. Ritorna

Limiti delle soglie •Non è possibile usare l’intersezione della regressione degli indici con il valore unitario per individuare la soglia; i valori ottenuti sono molto elevati e non rispondono ad alcuna logica. Infatti il cembro non sembrerebbe essere la specie più pronta a ridurre i flussi al verificarsi di uno stress idrico. Italia Austria Larice 0,53 0,51 Cembro 0,50 0,51 Abete 0,50 0,52 Si può ipotizzare che lo stato normale e di stress idrico siano popolazioni completamente diverse, perciò le relazioni con altri parametri ambientali vengono alterate e quindi non è sensato pensare ad un’unica regressione. Ritorna