Alterazioni del ciclo dei nutrienti e delle caratteristiche del suolo indotte da specie forestali alloctone: il caso della quercia rossa

Managing invasive alien tree species (IAS) represents an important challenge for land sustainability and the conservation of natural environments. IAS tend to propagate aggressively defeating local tree species, thanks to mechanisms and dynamics unknown within the colonised habitats. This could lead to serious consequences for bio-geo-chemical cycles, system functions and the ability of the ecosystem to regenerate after stresses. Red oak (Quercus rubra L.) is an interesting case study as its tendency to reduce the fertility of the invaded areas represents a threat for habitat conservation. For this reason, this species has been added to monitoring lists and even to eradication programs in many European countries. In order to study the effects of red oak on different soils in Piedmont (IT) three areas were selected: La Mandria and Stupinigi Natural parks (TO) and Monterosso (VCO). The areas are characterized by red oak stands older than 50 years close to indigenous stands that have not been colonized, thus allowing an unbiased comparison. In both stands of each area, a complete soil profile and four minipits were dug and described. Samples taken from the main pit were analysed for pH, C and N, CEC and exchangeable Ca, Mg and K, total Ca, Mg, K, Fe and available and total P. The availability indexes were calculated from the ratio between available and total pools of each element, along with nutrient stocks. Despite the taxonomical similarity of the soils in each area, substantial differences were visible in the organic horizons. Humus forms were the most affected, with a shift towards less biologically active forms under red oak. In all areas red oak reduced the availability of nutrients, although the differences between indigenous species and IAS tend to disappear below 20-25 cm of depth. At all sites, CEC is directly linked to SOM content in the soil, which therefore plays an important role in soil fertility. These results suggest that red oak influences directly soil organic matter, which in turn affects biocycling a nutrient dynamics. Every alteration of organic matter dynamics can therefore seriously degrade the soil, pushing the entire system beyond the resiliance threshold and its ability to self-regenerate.

La gestione delle specie vegetali invasive aliene (IAS, Invasive Alien Species) rappresenta un'importante sfida per la sostenibilità del territorio e per la conservazione delle aree naturali di pregio spesso caratterizzate dagli habitat più fragili. Le IAS si diffondono con successo vincendo la competizione con le specie autoctone grazie a meccanismi e dinamiche estranee alle comunità naturali invase, con potenziali serie conseguenze sui cicli biogeochimici, sulle funzionalità dell'ecosistema, e sulla sua capacità di rigenerarsi. La quercia rossa (Quercus rubra L.) rappresenta un'interessante caso di studio per i caratteri di invasività variabili e poco compresi. I rischi derivati dalla sua tendenza ad impoverire i suoli occupati, degradando irrimediabilmente gli habitat invasi, pongono questa specie nelle liste di contenimento, monitoraggio e in alcuni casi di eradicazione in diversi Paesi Europei. Per poter verificare l'influenza di questa specie vegetale sui suoli della pianura e fondovalle in Piemonte sono state selezionate tre aree di studio interessate dal fenomeno: i Parchi La Mandria e Stupinigi (TO), e il Monterosso (VCO). Le aree di studio sono caratterizzate da impianti di quercia rossa più vecchi di 50 anni e zone con vegetazione autoctona integra; in ogni area sono stati individuati due siti, con suolo simile ma diversa copertura vegetale. In ogni sito è stato aperto, descritto e classificato un profilo pedologico affiancato da quattro minipit per controllare la variabilità spaziale dei suoli nel sito, per un totale quindi di 6 profili e 24 minipit. I profili sono stati campionati per orizzonti genetici organici e minerali, e sono stati analizzati per pH, C organico e N totale, CSC e cationi scambiabili (Ca, Mg, K), Ca, Mg, K e Fe totali, P disponibile e totale. E' stata inoltre determinata la densità apparente per ogni orizzonte al fine di valutare gli stock di nutrienti. Sono stati quindi ricavati sia indici di disponibilità, rapportando la quota di elemento disponibile al pool totale, sia gli stock dei nutrienti. Malgrado le similitudini tassonomiche tra i siti delle singole aree, si assiste ad una variazione nella morfologia degli orizzonti organici: l'episolum humifero subisce le modificazioni più dirette, con una ridotta attività della pedofauna negli humus di quercia rossa rispetto alla vegetazione autoctona. In tutte le aree si assiste ad una variazione del rapporto tra elementi disponibili e pool di elementi totali negli orizzonti maggiormente influenzati dalle dinamiche della sostanza organica. Poiché le differenze tra siti della stessa area scompaiono al di sotto dei primi 20-25 cm di suolo, si tratta chiaramente di interferenze provocate dalla quercia rossa nel ciclo della sostanza organica e, conseguentemente, dei nutrienti poiché in tutte le aree il contenuto di sostanza organica influenza sia la CSC (e quindi la quantità di cationi basici disponibili) sia il fosforo disponibile. Nei suoli forestali la dinamica della sostanza organica gioca un ruolo fondamentale nel conservare la struttura e le proprietà del suolo, la sua alterazione può diventare fonte di degrado dei suoli tale da superare la soglia di resilienza dell'intero sistema.