This thesis addressed the use of prescribed fire to manage the increasingly abandoned rural areas of the Alps, which are becoming potentially more flammable due to fuel accumulation, with a specific focus on the effects induced on the soil. Prescribed fire is frequently employed in Mediterranean regions with the aim of reducing the most flammable component of the understory through the controlled and regulated application of fire. This results in a lower susceptibility to ignition and spread of high-severity crown fires. These fires, which are becoming increasingly more frequent due to climate change, can cause serious consequences on the vitality of forest stands, on the ecosystem services provided by the forest, and also on many soil properties. This thesis examined the effects of a prescribed fire on soil with an experiment conducted in a Pinus sylvestris L. forest, in the municipality of Oulx (TO), in the South-Western Alps. The aim of the thesis was to understand if prescribed fire application would lead to any serious alteration in soil properties in the short and medium term (up to 12 months after the application), thus assessing the environmental sustainability of this fuel-management technique. Samples of litter, organic horizon and the first centimetres of the mineral horizon were collected, both in the area treated with prescribed fire and in a neighbouring control area. Sampling was carried out at four different times: before the application of the prescribed fire, immediately after (within the day), six months and one year after the intervention. The physico-chemical characteristics of soil and litter were analysed to understand whether the treatment induced any changes in: pH, electrical conductivity, organic carbon content, total and bioavailable phosphorus, and t nitrogen (total, and its nitric and ammoniacal forms). Water repellency, organic matter elemental composition, degree of oxidation and abundance of aromatic and aliphatic components in litter and organic horizons, and the size distribution of aggregates in the mineral horizons were determined. The most relevant effects induced by prescribed fire were observed in the litter and organic horizons, especially in areas treated with a high fire intensity (higher temperatures at ground level). A significant decrease in litter and organic horizon thickness was observed in these areas. The litter also showed a residual enrichment in total nitrogen and phosphorus, and an enrichment in aromatic compounds. However, there were no significant changes in water repellency. In the mineral horizons, the effects were minimal, and limited to an increase in ammoniacal nitrogen, available phosphorus and electrical conductivity. Six months after the prescribed fire, the effects induced by the intervention, which were already limited in the very short term, were no longer observable, hinting at the high resilience of the system. After 12 months, the system fully recovered to its initial level of high variability, which typical of the pedological landscape of Alpine Pine forests, where soil properties are affected by surface mesomorphology and by biotic and environmental factors, especially climate, that can significantly alter stand productivity.
Il lavoro di tesi si inserisce in un contesto di crescente abbandono delle aree montane e rurali, che comporta la formazione di nuove aree forestali scarsamente gestite e, potenzialmente, altamente infiammabili a causa dell’accumulo di combustibile. Il fuoco prescritto è una tecnica frequentemente impiegata con l’obiettivo di ridurre la componente più infiammabile del sottobosco, tramite l’applicazione controllata e normata del fuoco. Ciò comporta minori probabilità di innesco e di propagazione di incendi di chioma ad elevata severità. Tali incendi, ad oggi sempre più frequenti per il cambiamento climatico, possono avere gravi conseguenze sulla vitalità dei popolamenti forestali, sui servizi ecosistemici forniti dal bosco, e anche sulle caratteristiche del suolo. La tesi ha preso in esame gli effetti sul suolo di un esperimento di fuoco prescritto condotto in una pineta di Pinus sylvestris L. nel comune di Oulx (TO), nelle Alpi piemontesi. L’obiettivo della tesi è stato quello di comprendere se questa tecnica preventiva determinasse un’alterazione delle caratteristiche del suolo nel medio periodo (fino a 12 mesi), valutandone quindi la sostenibilità ambientale. Sono stati prelevati campioni di lettiera, dell’orizzonte organico e dei primi centimetri dell’orizzonte minerale, sia nell’area bruciata che in una zona di controllo attigua. Il campionamento è stato effettuato in quattro tempi differenti: prima dell’applicazione del fuoco prescritto, subito dopo, a sei mesi e a un anno dall’intervento. Sono state analizzate le caratteristiche chimico-fisiche del suolo e della lettiera, effettuando analisi volte a valutare eventuali variazioni di pH, conducibilità elettrica, contenuto di carbonio organico, di fosforo totale e biodisponibile, di azoto totale, nitrico e ammoniacale. Sono state inoltre determinate l’idrorepellenza, la composizione elementare della sostanza organica, il suo grado di ossidazione e il rapporto tra componente aromatiche e alifatiche nella lettiera e negli orizzonti organici, e la distribuzione dimensionale degli aggregati negli orizzonti minerali. Gli effetti più rilevanti indotti dall’applicazione del fuoco prescritto sono stati osservati nella lettiera e negli orizzonti organici, soprattutto nelle aree caratterizzate da una maggiore intensità del fuoco (temperature più alte a livello del suolo). In queste aree si è notata una diminuzione importante dello spessore della lettiera e dell’orizzonte organico. La lettiera, inoltre, ha mostrato un accumulo residuale di azoto e fosforo totale, e un arricchimento in composti aromatici rispetto a quelli alifatici. Non si sono invece registrati aumenti significativi nell’idrorepellenza. Negli orizzonti minerali gli effetti osservati sono stati minimi, limitandosi ad un aumento dell’azoto ammoniacale, del fosforo disponibile e della conducibilità elettrica. Dopo 6 mesi dal fuoco prescritto, gli effetti indotti dall’intervento, di entità molto limitata già nel brevissimo periodo, non erano più osservabili, evidenziando una elevata resilienza del sistema. Dopo 12 mesi, il sistema aveva riacquistato l’elevata variabilità iniziale, tipica del paesaggio pedologico delle pinete alpine, in cui le caratteristiche del suolo risentono della mesomorfologia della superficie e dei fattori biotici e ambientali, soprattutto climatici, che alterano la produttività del popolamento.
Medium-term effects of prescribed fire on alpine forest soils: a case study in the Susa Valley
UGHETTI, MANUEL
2023/2024
Abstract
Il lavoro di tesi si inserisce in un contesto di crescente abbandono delle aree montane e rurali, che comporta la formazione di nuove aree forestali scarsamente gestite e, potenzialmente, altamente infiammabili a causa dell’accumulo di combustibile. Il fuoco prescritto è una tecnica frequentemente impiegata con l’obiettivo di ridurre la componente più infiammabile del sottobosco, tramite l’applicazione controllata e normata del fuoco. Ciò comporta minori probabilità di innesco e di propagazione di incendi di chioma ad elevata severità. Tali incendi, ad oggi sempre più frequenti per il cambiamento climatico, possono avere gravi conseguenze sulla vitalità dei popolamenti forestali, sui servizi ecosistemici forniti dal bosco, e anche sulle caratteristiche del suolo. La tesi ha preso in esame gli effetti sul suolo di un esperimento di fuoco prescritto condotto in una pineta di Pinus sylvestris L. nel comune di Oulx (TO), nelle Alpi piemontesi. L’obiettivo della tesi è stato quello di comprendere se questa tecnica preventiva determinasse un’alterazione delle caratteristiche del suolo nel medio periodo (fino a 12 mesi), valutandone quindi la sostenibilità ambientale. Sono stati prelevati campioni di lettiera, dell’orizzonte organico e dei primi centimetri dell’orizzonte minerale, sia nell’area bruciata che in una zona di controllo attigua. Il campionamento è stato effettuato in quattro tempi differenti: prima dell’applicazione del fuoco prescritto, subito dopo, a sei mesi e a un anno dall’intervento. Sono state analizzate le caratteristiche chimico-fisiche del suolo e della lettiera, effettuando analisi volte a valutare eventuali variazioni di pH, conducibilità elettrica, contenuto di carbonio organico, di fosforo totale e biodisponibile, di azoto totale, nitrico e ammoniacale. Sono state inoltre determinate l’idrorepellenza, la composizione elementare della sostanza organica, il suo grado di ossidazione e il rapporto tra componente aromatiche e alifatiche nella lettiera e negli orizzonti organici, e la distribuzione dimensionale degli aggregati negli orizzonti minerali. Gli effetti più rilevanti indotti dall’applicazione del fuoco prescritto sono stati osservati nella lettiera e negli orizzonti organici, soprattutto nelle aree caratterizzate da una maggiore intensità del fuoco (temperature più alte a livello del suolo). In queste aree si è notata una diminuzione importante dello spessore della lettiera e dell’orizzonte organico. La lettiera, inoltre, ha mostrato un accumulo residuale di azoto e fosforo totale, e un arricchimento in composti aromatici rispetto a quelli alifatici. Non si sono invece registrati aumenti significativi nell’idrorepellenza. Negli orizzonti minerali gli effetti osservati sono stati minimi, limitandosi ad un aumento dell’azoto ammoniacale, del fosforo disponibile e della conducibilità elettrica. Dopo 6 mesi dal fuoco prescritto, gli effetti indotti dall’intervento, di entità molto limitata già nel brevissimo periodo, non erano più osservabili, evidenziando una elevata resilienza del sistema. Dopo 12 mesi, il sistema aveva riacquistato l’elevata variabilità iniziale, tipica del paesaggio pedologico delle pinete alpine, in cui le caratteristiche del suolo risentono della mesomorfologia della superficie e dei fattori biotici e ambientali, soprattutto climatici, che alterano la produttività del popolamento.| File | Dimensione | Formato | |
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Relazione finale_Ughetti.pdf
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Descrizione: Caricamento tesi magistrale Manuel Ughetti, corso di laurea magistrale in scienze e tecnologie dei sistemi e territori forestali.
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/8978