Il presente lavoro ha come obiettivo il monitoraggio delle dinamiche delle forme di carbonio e azoto nel sistema suolo/acqua in un ambiente di tundra alpina. L'area di studio è collocata all'interno della rete LTER, nel Massiccio del Monte Rosa, ad una quota di circa 2900 m. Il clima di questi ambienti è caratterizzato da temperature rigide e da un consistente manto nevoso che copre il suolo per più di 5-6 mesi. Variabili abiotiche come la SCD (snow-cover duration) hanno un ruolo fondamentale nel determinare le caratteristiche del suolo. Ad esempio, un manto nevoso di sufficiente spessore isola il suolo nel periodo invernale limitandone i congelamenti e mantenendo la temperatura del topsoil vicina a 0°C. In questa tesi sono state analizzate le dinamiche delle forme di C e N estraibili dal suolo (DOC, DON, Cmicr, Nmicr, NO3¿ e -NH4+) durante la stagione vegetativa in 9 plots, 3 dei quali oggetto di monitoraggio dal 2008, e i rimanenti dal 2015. Parallelamente sono state indagate le forme di C e N nelle acque di due laghi alpini e nel manto nevoso. I dati meteorologici sono stati misurati dalla stazione nivometeorologica Meteomont, localizzata nell'area. È stato valutato l'effetto delle variabili abiotiche sulle forme di C e N dal 2008 al 2017 e negli ultimi due anni, implementando la rete di monitoraggio e la frequenza di campionamenti. L'esame della temperatura del suolo dal 2008 al 2017 ha evidenziato una robusta correlazione inversa fra la durata della SCD e la temperatura del suolo nella stagione vegetativa. Considerando la serie 2008-2017, l'umidità del suolo è risultata positivamente correlata con la concentrazione di tutte le forme di C e N, mentre la SCD è risultata inversamente correlata al contenuto di N inorganico, DOC e C e N microbico. Una copertura nevosa prolungata può determinare una riduzione della biomassa microbica del suolo. Negli ultimi due anni di monitoraggio si è osservato come l'umidità continui a essere positivamente correlata con le forme di C e N, confermandosi un importante driver per questi ambienti. Si è osservata, inoltre, una correlazione negativa fra le temperature minime registrate al di sotto del manto nevoso e la disponibilità delle forme di C e N nella stagione vegetativa. L'analisi delle acque dei laghi Bowditch e Cimalegna ha evidenziato, dal 2007 al 2017, un trend di decrescita del contenuto di nitrati. È stata osservata inoltre una correlazione positiva tra la quantità di nitrati presente nel suolo e quella presente nelle acque, ad evidenziare come il sistema suolo/acqua sia interconnesso. I risultati ottenuti hanno permesso di comprendere le dinamiche di C e N nel suolo e nei laghi ad alta quota in relazione alle caratteristiche climatiche e pedoclimatiche. In particolare è stato evidenziato come le caratteristiche della stagione invernale possano condizionare significativamente la dinamica di C e N nella stagione vegetativa successiva. Fra le variabili pedoclimatiche estive, l'umidità del suolo sembra rivestire il ruolo di maggiore importanza. I cambiamenti climatici in atto potranno determinare significativi effetti sulle caratteristiche degli apporti nevosi e di conseguenza sul pedoclima e sulla disponibilità delle forme di C e N del suolo. La comprensione di tali fenomeni non può che avvenire attraverso l'analisi di serie di dati sufficientemente estese, quali quelle ottenute nei siti della Rete LTER, nata per la promozione e il coordinamento delle ricerche ecologiche a lungo termine.

Indagine sulle dinamiche di carbonio e azoto nel sistema suolo-acqua in tundra alpina (sito LTER Istituto Mosso)

SAVIOLI, LORENZO
2016/2017

Abstract

Il presente lavoro ha come obiettivo il monitoraggio delle dinamiche delle forme di carbonio e azoto nel sistema suolo/acqua in un ambiente di tundra alpina. L'area di studio è collocata all'interno della rete LTER, nel Massiccio del Monte Rosa, ad una quota di circa 2900 m. Il clima di questi ambienti è caratterizzato da temperature rigide e da un consistente manto nevoso che copre il suolo per più di 5-6 mesi. Variabili abiotiche come la SCD (snow-cover duration) hanno un ruolo fondamentale nel determinare le caratteristiche del suolo. Ad esempio, un manto nevoso di sufficiente spessore isola il suolo nel periodo invernale limitandone i congelamenti e mantenendo la temperatura del topsoil vicina a 0°C. In questa tesi sono state analizzate le dinamiche delle forme di C e N estraibili dal suolo (DOC, DON, Cmicr, Nmicr, NO3¿ e -NH4+) durante la stagione vegetativa in 9 plots, 3 dei quali oggetto di monitoraggio dal 2008, e i rimanenti dal 2015. Parallelamente sono state indagate le forme di C e N nelle acque di due laghi alpini e nel manto nevoso. I dati meteorologici sono stati misurati dalla stazione nivometeorologica Meteomont, localizzata nell'area. È stato valutato l'effetto delle variabili abiotiche sulle forme di C e N dal 2008 al 2017 e negli ultimi due anni, implementando la rete di monitoraggio e la frequenza di campionamenti. L'esame della temperatura del suolo dal 2008 al 2017 ha evidenziato una robusta correlazione inversa fra la durata della SCD e la temperatura del suolo nella stagione vegetativa. Considerando la serie 2008-2017, l'umidità del suolo è risultata positivamente correlata con la concentrazione di tutte le forme di C e N, mentre la SCD è risultata inversamente correlata al contenuto di N inorganico, DOC e C e N microbico. Una copertura nevosa prolungata può determinare una riduzione della biomassa microbica del suolo. Negli ultimi due anni di monitoraggio si è osservato come l'umidità continui a essere positivamente correlata con le forme di C e N, confermandosi un importante driver per questi ambienti. Si è osservata, inoltre, una correlazione negativa fra le temperature minime registrate al di sotto del manto nevoso e la disponibilità delle forme di C e N nella stagione vegetativa. L'analisi delle acque dei laghi Bowditch e Cimalegna ha evidenziato, dal 2007 al 2017, un trend di decrescita del contenuto di nitrati. È stata osservata inoltre una correlazione positiva tra la quantità di nitrati presente nel suolo e quella presente nelle acque, ad evidenziare come il sistema suolo/acqua sia interconnesso. I risultati ottenuti hanno permesso di comprendere le dinamiche di C e N nel suolo e nei laghi ad alta quota in relazione alle caratteristiche climatiche e pedoclimatiche. In particolare è stato evidenziato come le caratteristiche della stagione invernale possano condizionare significativamente la dinamica di C e N nella stagione vegetativa successiva. Fra le variabili pedoclimatiche estive, l'umidità del suolo sembra rivestire il ruolo di maggiore importanza. I cambiamenti climatici in atto potranno determinare significativi effetti sulle caratteristiche degli apporti nevosi e di conseguenza sul pedoclima e sulla disponibilità delle forme di C e N del suolo. La comprensione di tali fenomeni non può che avvenire attraverso l'analisi di serie di dati sufficientemente estese, quali quelle ottenute nei siti della Rete LTER, nata per la promozione e il coordinamento delle ricerche ecologiche a lungo termine.
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