Impatto delle utilizzazioni forestali sul suolo. Stato dell’arte e definizione di un nuovo approccio metodologico con applicazione a due casi di studio in Toscana (Italia)

Il passaggio di mezzi forestali provoca la compattazione e la deformazione del suolo che ha come conseguenza la perturbazione delle sue funzioni. La compattazione del terreno può essere definita quindi come una ripartizione degli aggregati di superficie che porta ad una riduzione dello spazio in monocromatico del terreno e un conseguente aumento del volume del relativo spazio aereo del terreno. Questo provoca un aumento della densità apparente (BD) e resistenza del terreno alla penetrazione (Adams e Froehlich 1984; Pritchett e Fisher 1987; Gomez et al. 2002).Il volume dei pori infatti diminuisce e spesso interrompe il collegamento tra essi, ciò interessa particolarmente i pori più larghi, responsabili dell'infiltrazione di acqua e aria nello spazio radicale. Una diminuzione nel suolo della macroporosità può impedire la penetrazione della radice, l’ infiltrazione di acqua e gas e lo scambio di nutrienti (Quesnel e Curran 2000), e questi cambiamenti possono provocare una riduzione, un aumento, o nessun cambiamento nella rigenerazione degli alberi e crescita. La suscettibilità di un suolo alla compattazione e alla deformazione dipende dal suo contenuto idrico al momento del passaggio di mezzi pesanti e, di conseguenza, è strettamente correlata alle condizioni climatiche. Gli altri fattori importanti ai fini della resistenza alla compattazione sono: la granulometria, la frazione grossolana (tenore di materiali pietrosi), la presenza di idromorfia, il tasso di materia organica e la pendenza. Più il contenuto d’acqua aumenta e più le forze di attrito tra le particelle del suolo diminuiscono, riducendo così la sua capacità portante. In linea generale, su suoli permeabili (per esempio sabbiosi) dopo precipitazioni d’intensità media è necessario aspettare tre giorni senza pioggia prima di poter circolare con i mezzi forestali. Le conseguenze del passaggio di macchine ed attrezzature forestali si ripercuotono non solo negli orizzonti superiori del suolo, ma anche in profondità. I processi naturali di rigenerazione non sono in grado di portare miglioramenti se non in tempi molto lunghi. Le modifiche della struttura del terreno causate dal passaggio dei mezzi forestali sono deducibili dal tipo di solco che si può osservare superficialmente dopo il loro passaggio. La tendenza verso l’uso di macchine operatrici sempre più potenti e pesanti, di gran lunga in uso in agricoltura, si sta affermando anche nel settore forestale. Il compattamento diventa, quindi, uno degli aspetti principali di degradazione del suolo, provocando una drastica riduzione della porosità del terreno e impattando inoltre le proprietà fisiche, seguito dalle proprietà biologiche e quindi dalle proprietà chimiche del suolo stesso. Lo scopo della presente tesi è stato quello di valutare gli effetti del compattamento del suolo dovuto all’impiego di macchine forestali in diversi sistemi di lavoro e in diversi contesti ambientali e considerando diversi tipi di cantiere. Le analisi hanno riguardato principalmente i parametri fisici e biologici del suolo in modo da avere un quadro generale dei possibili cambiamenti su più livelli. Lo studio ha interessato due aree della Toscana; un’area sul litorale e una nell’Appennino. Nel primo caso si è trattato di una pineta di pino domestico (Pinus pinea L) all’interno del Parco Regionale Migliarino, San Rossore, Massaciuccoli (Pisa), dove, su suolo prettamente sabbioso, è stato eseguito un taglio di rinnovazione con abbattimento del soprassuolo adulto con un alto livello di meccanizzazione che prevedeva la combinazione tra due tipi di macchine: il Feller per l’abbattimento delle piante e il Forwarder per l’esbosco. La seconda area ha riguardato invece un cantiere in un popolamento misto di abete rosso (Picea abies L.), douglasia (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) e abete bianco (Abies alba Mill.), su suolo franco argilloso. In questa situazione è stato valutato l’effetto del passaggio sia di un trattore gommato che di un trattore cingolato sul suolo. Al fine di valutare i cambiamenti e le eventuali alterazioni dei parametri fisici, post intervento, sono state analizzate le variazioni della densità apparente, della porosità e i cambiamenti a livello delle forze di resistenza del suolo (resistenza al taglio e alla penetrazione). Per quanto riguarda le variazioni della componente biologica del suolo invece sono state fatte delle analisi genetiche del suolo stesso che hanno riguardato principalmente l’estrazione del DNA del suolo, e la successiva amplificazione PCR con primers specifici. Il prodotto di PCR è stato poi analizzato con il metodo dei T-RFLP ed il riconoscimento dei microrganismi è stato effettuato con un sequenziatore di DNA. La variazione della componente biologica sia in termini di qualità che di quantità può essere proposta come metodo di controllo per dare indicazioni importanti sulla situazione post utilizzazione e quindi risulta essere una valida base per programmare il ripristino dell’area per finalità produttive e ambientali. Il campionamenti eseguiti hanno riguardato soprattutto il prelievo di campioni di suolo attraverso un cilindro di metallo di 10 cm di altezza (tolta la lettiera superficiale). Il numero di questi campioni era in relazione all’estensione dell’area (comunque non meno di 30 campioni per area) e della rappresentatività. Il solito numero di campioni è stato effettuato anche su aree che, per caratteristiche di soprassuolo e di ambiente, risultavano essere simili (aree controllo) a quelle interessate dall’utilizzazione in modo da avere un confronto sulla situazione prima e dopo l’intervento e quindi avere un quadro generale, e a vari livelli, dei cambiamenti e quindi degli impatti avvenuti in entrambe le aree e a seguito dei relativi interventi. L’analisi dei risultati ha previsto il confronto tra i valori di densità apparente, porosità, resistenza al taglio e a penetrazione del suolo e la variazione della composizione microbiologica tra le superfici sottoposte ad utilizzazione forestale con quelle considerate come controllo. Per quanto riguarda i parametri fisici del suolo, prima dell’analisi statistica dei dati, è stato effettuato il controllo della normalità (test Kolmogorov - Smirnov) e dell’omogeneità della varianza (test Levene). I dati sono stato sottoposti ad ANOVA a due vie e successivamente per l’individuazione delle differenza tre i gruppi è stato applicato il test post-hoc HSD di Tukey. L’analisi delle comunità microbiche invece è stata eseguita con il metodo Bayesian Monte Carlo Markov Chains implementato nel pacchetto Geneland versione 3.0 (Guillot et al., 2009) nel linguaggio R come descritto da Guillot et al., (2005a, b) e Guillot et al., (2008). Una mappa di probabilità a posteriori è stata ottenuta inoltre da funzioni post-ProcessChain e PostTessellation in Geneland dal tesselling il paesaggio con una risoluzione di 1 m. I risultati ottenuti hanno dato un’idea sui cambiamenti che si possono verificare al suolo a seguito di diverse tipologie di utilizzazione forestale. Questi hanno messo in relazione l’aspetto prettamente tecnico legato ai mezzi forestali impiegati, e alle loro caratteristiche, con l’impatto che si può avere a livello di parametri fisici e microbiologici del suolo