Grasslands provide several ecosystem services that enhance the quality of human life. They include mitigating the increase of greenhouse gases in atmosphere by stocking significant amounts of organic carbon in the soil (SOC). Since grasslands represent a remarkable portion of the agricultural area and, compared to cultivated areas, have a higher storage capacity, the amount of SOC accumulated in their soils is especially relevant. Globally the amount of SOC stored in the first meter of soil is about 1500 Pg C and it has been estimated that the SOC storage potential of temperate permanent grasslands is 105 Pg C and reaches 198 Pg C in tropical and savanna grasslands.In Italy, grasslands are responsible for the removal of 8,3*109 kg of CO2 per year, which corresponds to 17.4% of the total removals of the LULUCF sector (land-use, land-use change and forest). To our knowledge, a few studies focus on the carbon stock of alpine grasslands. This study aims to contribute to this topic by analysing how environmental factors and vegetation affect the organic carbon stock of the first 30 cm of soil of different pasture types in Piedmont Alps. For this purpose, 324 samples were selected from the database of pastoral vegetation types of Piedmont Alps. The vegetation, pedological, topographical and climatic variables and the SOC stock at the upper soil layer, a computed in the framework of international Global Soil Partnership, were examined. For each vegetation survey, Landolt''''s ecological indicators and the pastoral value were calculated for the characterization of the ecological conditions and forage quality of pasture types. Information from the vegetation surveys was analysed with Non-metric Multi-dimensional Scaling (NMDS) in order to better understand vegetation composition and how species interact each other. The relative importance of environmental and vegetation factors on SOC stock was studied with generalized linear models (GLM), using both environmental variables and the three main NMDS dimensions as explanatory variables of vegetation: NMDS1 through a thermal-altitudinal gradient; NMDS2 through biomass production; NMDS3 through soil water availability and presence of nutrients. A result of GLM model, carbon stock is significantly affected by precipitation, NMDS1, pH (0-30 cm), and to a lesser extent by elevation. Vegetation composition, expressed by the first dimension of NMDS, was the variable with the highest weight (β score = -11.7823), which showed a negative relationship with carbon stock. The pH was negatively related to the response variable and compared to the vegetation component NMDS1 and precipitation had a reduced influence (β score = -8,5740). Therefore, it is possible to conclude that vegetation composition is the component with the greatest influence on soil carbon storage of Piedmont alpine grasslands. In particular, high biodiversity pasture types, typical of mountain belt where temperatures are higher, such as the type dominated by Bromus erectus, showed higher carbon stocks than upland vegetation types typical of cold-high altitude environment. Precipitation and soil pH were also key factors in determining organic carbon stock. Topographic factors such as exposure and slope were not relevant. This information is also noteworthy for management and planning purposes, providing an indication of the pastures remarkably contributing to carbon storage, whose and enhancement have to be considered a priority.
Le praterie svolgono numerosi servizi ecosistemici che contribuiscono al miglioramento della qualità della vita umana. Tra questi, si trova la mitigazione dell’aumento delle concentrazioni di gas serra nell’atmosfera tramite lo stoccaggio nel suolo di quantità considerevoli di carbonio organico (SOC). A livello globale la quantità di carbonio organico stoccata nel primo metro di suolo è di circa 1500 PgC ed è stato stimato che il potenziale di immagazzinamento di SOC da parte delle praterie permanenti temperate sia di 105 PgC. In Italia le praterie sono responsabili del 17,4% degli assorbimenti totali del settore LULUCF (land-use, land-use change and forest). Questo studio si pone l’obiettivo di portare un contributo al tema analizzando le influenze ambientali e della vegetazione sullo stock di carbonio organico dei primi 30 cm di suolo di diverse formazioni pascolive delle Alpi piemontesi. A questo scopo, all’interno del database dei tipi pastorali delle Alpi piemontesi, sono state selezionate 324 stazioni lungo l’arco alpino piemontese, delle quali sono state prese in esame le variabili vegetazionali, pedologiche, topografiche, climatiche e lo stock di carbonio organico dei primi 30 cm di suolo. Per ogni rilievo floristico sono stati calcolati alcuni indicatori ecologici per una caratterizzazione delle condizioni ecologiche e della qualità foraggera delle formazioni pascolive. Le informazioni ottenute dai rilievi vegetazionali sono state interpretate con un’analisi statistica Non-metric Multi-dimensional Scaling (NMDS), al fine di comprendere meglio la composizione vegetazionale e l’interazione tra le specie. L’importanza relativa dei fattori ambientali e della vegetazione sullo stock di SOC è stata studiata tramite modelli lineari generalizzati (GLM), utilizzando come variabili esplicative sia le variabili ambientali, sia le tre dimensioni principali NMDS che corrispondono alla variazione della composizione della vegetazione: NMDS1 secondo un gradiente termico-altitudinale; secondo la produzione di biomassa NMDS2; NMDS3 secondo la disponibilità idrica del suolo e presenza di nutrienti. Dal modello GLM è risultato che lo stock di carbonio è significativamente influenzato dalle precipitazioni, dalla dimensione NMDS1, dal pH (0-30 cm) e debolmente dalla quota. La vegetazione distribuita secondo un gradiente termico altitudinale, espressa dalla prima dimensione dell'NMDS, è la variabile con peso maggiore, essa mostra una relazione negativa rispetto al carbon stock. Il pH si relaziona negativamente con la variabile di risposta e rispetto alla componente vegetazionale NMDS1 e alle precipitazioni ha un’influenza minore. È quindi possibile concludere che la composizione della vegetazione è la componente con influenza maggiore sullo stoccaggio di carbonio del suolo dei pascoli piemontesi. In particolare, formazioni pascolive più biodiverse, tipiche di fasce altitudinali del piano montano caratterizzate da temperature più alte, mostrano valori maggiori di carbon stock. Anche le precipitazioni e il pH del suolo sono fattori chiave nella determinazione dello stock di carbonio organico, mentre esposizione e pendenza non incidono in maniera rilevante. Queste informazioni sono considerevoli anche ai fini gestionali e di pianificazione, fornendo un’indicazione delle formazioni che maggiormente contribuiscono allo stoccaggio del carbonio e che richiedono di essere tutelate e valorizzate prioritariamente.
Influenza dei fattori ambientali e della vegetazione sullo stock di carbonio dei pascoli delle Alpi piemontesi
CROSETTO, LUCIA
2019/2020
Abstract
Le praterie svolgono numerosi servizi ecosistemici che contribuiscono al miglioramento della qualità della vita umana. Tra questi, si trova la mitigazione dell’aumento delle concentrazioni di gas serra nell’atmosfera tramite lo stoccaggio nel suolo di quantità considerevoli di carbonio organico (SOC). A livello globale la quantità di carbonio organico stoccata nel primo metro di suolo è di circa 1500 PgC ed è stato stimato che il potenziale di immagazzinamento di SOC da parte delle praterie permanenti temperate sia di 105 PgC. In Italia le praterie sono responsabili del 17,4% degli assorbimenti totali del settore LULUCF (land-use, land-use change and forest). Questo studio si pone l’obiettivo di portare un contributo al tema analizzando le influenze ambientali e della vegetazione sullo stock di carbonio organico dei primi 30 cm di suolo di diverse formazioni pascolive delle Alpi piemontesi. A questo scopo, all’interno del database dei tipi pastorali delle Alpi piemontesi, sono state selezionate 324 stazioni lungo l’arco alpino piemontese, delle quali sono state prese in esame le variabili vegetazionali, pedologiche, topografiche, climatiche e lo stock di carbonio organico dei primi 30 cm di suolo. Per ogni rilievo floristico sono stati calcolati alcuni indicatori ecologici per una caratterizzazione delle condizioni ecologiche e della qualità foraggera delle formazioni pascolive. Le informazioni ottenute dai rilievi vegetazionali sono state interpretate con un’analisi statistica Non-metric Multi-dimensional Scaling (NMDS), al fine di comprendere meglio la composizione vegetazionale e l’interazione tra le specie. L’importanza relativa dei fattori ambientali e della vegetazione sullo stock di SOC è stata studiata tramite modelli lineari generalizzati (GLM), utilizzando come variabili esplicative sia le variabili ambientali, sia le tre dimensioni principali NMDS che corrispondono alla variazione della composizione della vegetazione: NMDS1 secondo un gradiente termico-altitudinale; secondo la produzione di biomassa NMDS2; NMDS3 secondo la disponibilità idrica del suolo e presenza di nutrienti. Dal modello GLM è risultato che lo stock di carbonio è significativamente influenzato dalle precipitazioni, dalla dimensione NMDS1, dal pH (0-30 cm) e debolmente dalla quota. La vegetazione distribuita secondo un gradiente termico altitudinale, espressa dalla prima dimensione dell'NMDS, è la variabile con peso maggiore, essa mostra una relazione negativa rispetto al carbon stock. Il pH si relaziona negativamente con la variabile di risposta e rispetto alla componente vegetazionale NMDS1 e alle precipitazioni ha un’influenza minore. È quindi possibile concludere che la composizione della vegetazione è la componente con influenza maggiore sullo stoccaggio di carbonio del suolo dei pascoli piemontesi. In particolare, formazioni pascolive più biodiverse, tipiche di fasce altitudinali del piano montano caratterizzate da temperature più alte, mostrano valori maggiori di carbon stock. Anche le precipitazioni e il pH del suolo sono fattori chiave nella determinazione dello stock di carbonio organico, mentre esposizione e pendenza non incidono in maniera rilevante. Queste informazioni sono considerevoli anche ai fini gestionali e di pianificazione, fornendo un’indicazione delle formazioni che maggiormente contribuiscono allo stoccaggio del carbonio e che richiedono di essere tutelate e valorizzate prioritariamente.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/152952