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ANALISI DELLE COMPONENTI PRINCIPALI PER IL SITO “CASABASCIANA”

RISULTATI CASO STUDIO 2: COLTANO

1.   ANALISI DELLE COMPONENTI PRINCIPALI PER IL SITO “CASABASCIANA”

L’analisi   delle   componenti   principali   (PCA)   viene   applicata   a   tutti   i   risultati   ottenuti   durante   la   sperimentazione  con  il  fine  di  poter  meglio  comprendere  la  complessità  dei  meccanismi  chimici  e  biochimici   coinvolti   nel   processo   di   degrado   derivante   dal   pascolo.   La   PCA   è   una   tecnica   di   analisi   statistica   multivariata   che   riduce   una   serie   di   dati   grezzi   a   un   numero   di   componenti   principali   con   varianza   più   rilevante,  con  lo  scopo  di  identificare  all’interno  dell’insieme  dei  dati  possibili  modelli  o  gruppi  tra  oggetti  e   variabili  (Fuentes  et  al.,  2008;  Pardo  et  al.,  2004).La  PCA  spiega  il  73,2  %  della  varianza  totale  del  set  di  dati   (Tab.   7)   come   contenuta   nelle   prime   3   componenti.   Il   fattore   1   pesa   per   il   36.7   %   sulla   varianza   totale   dell’insieme   dei   dati,   il   fattore   2   per   il   22.3   %   e   il   fattore   3   per   il   14,2   %.   Il   fattore   1   è   associato   con   i   parametri   legati   al   metabolismo   del   suolo   che   coinvolge   il   ciclo   del   carbonio   e   del   fosforo   (Carbonio   idrosolubile,  carbonio  estraibile  totale,  Acidi  umici,  Acidi  fulvici,  Azoto  totale,  Carbonio  organico,  fosfatasi,   Respirazione  e  densità  apparente),  il  fattore  2  è  strettamente  associato  alla  mineralizzazione  (azoto  nitrico,   azoto  ammoniacale,  conducibilità  elettrica  e  rapporto  O/Y)  il  fattore  3  sembra  più  associato  all’umificazione   della  sostanza  organica  e  all’attività  microbica  (rapporto  B/E3  e  N/O,  β-­‐glucosidasi,  ureasi,).  

• Sono  stati  scelti  i  due  fattori  rappresentativi  del  metabolismo  del  suolo  (fattore  1)  e  del  processo  di   umificazione  della  sostanza  organica  (fattore  3)  (Fig.  64).  Al  fine  di  correlare  tra  loro  i  vari  parametri   e   i   trattamenti   nonché   di   posizionarli   nello   spazio;   il   grafico   degli   scores   (rappresentazione   dei   campioni)   è   stato   sovrapposto   a   quello   dei   loadings   (rappresentazione   del   peso   di   ciascuna   variabile)  (Fig.  64).    

  Factor  1   Factor  2   Factor  3   pH   -­‐0,354039   0,142428   0,001255   C.E.   0,092902   -­‐0,923247   -­‐0,151072   N  ammoniacale   0,161094   -­‐0,641046   -­‐0,073038   N  nitrico   -­‐0,022476   -­‐0,930546   -­‐0,070587   WSC   0,649958   0,600983   0,110470   TEC   0,943176   -­‐0,167952   0,099140   FA   0,915920   0,110540   0,189501   HA   0,823315   -­‐0,367684   0,012510   N%   0,829666   0,029994   0,346640   C%   0,870073   0,112521   0,343245   β-­‐glucosidasi   0,574433   -­‐0,264645   0,649808   fosfatasi   0,848479   -­‐0,111812   0,312857   ureasi   0,124144   0,353307   0,790128   respirazione   0,686371   0,317598   0,276987   dens.  apparente   -­‐0,645274   -­‐0,553274   0,053334   B/E3   0,175712   0,499513   0,718784   N/O   0,462641   0,283985   0,592458   O/Y   0,108890   -­‐0,770338   -­‐0,291066   Al/Ar   -­‐0,573772   0,072995   -­‐0,449873   Expl.Var   6,973354   4,243144   2,707980   Prp.Totl   0,367019   0,223323   0,142525  

 

 

Fig.64-­‐Rappresentazione  dei  trattamenti  (scores)  rispetto  ai  pesi  fattoriali(loadings,  fattore1  vs  fattore3)  per  il  sito  di   Casabasciana.  p:  strato  profondo;  s:  strato  superficiale;  IND:  indisturbato;  BD:  bassa  densità  animale;  AD:  alta  densità  

animale;  30%:  alta  pendenza;  5%:  bassa  pendenza  

I  due  trattamenti  indisturbati  di  superficie  sono  posizionati  nella  parte  destra  del  grafico  (rispetto  al  fattore   1),  in  corrispondenza  dei  valori  più  alti  di  carbonio  idrosolubile,  carbonio  estraibile  totale,  acidi  umici,  acidi   fulvici,   azoto   organico,   carbonio   totale,   fosfatasi,   respirazione;   parametri   legati   al   metabolismo   del   suolo   che   coinvolge   il   ciclo   del   carbonio   e   del   fosforo,   a   dimostrazione   di   come   il   terreno   indisturbato   sia   ben   equilibrato   dal   punto   di   vista   metabolico.   La   distanza   tra   la   superficie   e   la   profondità   (particolarmente   visibile  dallo  spostamento  sul  fattore  3),  correlato  con  l’umificazione,  sottolinea  il  fatto  che  la  maggior  parte   dei   processi   di   trasformazione   della   sostanza   organica   del   suolo   avvengono   in   superficie,   e   che   è   la   superficie  a  contenere  sostanza  organica  maggiormente  umificata  (Fig.  64).  

La  bassa  densità  con  pendenza  del  30%  (sia  per  la  superficie  che  per  la  profondità)  si  localizza  nella  parte  

destra  del  grafico  secondo  il  fattore  1,  quello  legato  al  metabolismo  del  suolo  (seguendo  gli  indisturbati),   tuttavia  un  certo  spostamento  si  può  notare  anche  sul  fattore  3,  verso  il  basso,  a  dimostrazione  del  fatto   che   nonostante   si   noti   un   miglioramento   delle   caratteristiche   metaboliche,   l’elevato   metabolismo   ha   portato  al  prevalere  di  processi  di  mineralizzazione  della  sostanza  organica(Fig.  64).    

La   bassa   densità   con   pendenza   al   5%   sembra   peggiorare   rispetto   all’indisturbato,   mostrando   uno  

spostamento  verso  il  basso  (lungo  il  fattore  3),  perciò  verso  l’attivazione  di  processi  di  mineralizzazione,  ma   soprattutto  verso  sinistra  (fattore  1),  allontanandosi  così  dai  parametri  che  individuano  l’attività  metabolica   del   suolo.   Inoltre   si   avvicina   molto   alla   densità   apparente,   mostrando   un   peggioramento   delle   caratteristiche   fisiche   e   strutturali   del   suolo   (associato   ad   alti   valori   della   densità   apparente),   probabilmente  dovuto  all’azione  del  compattamento,  in  questo  caso  più  evidente.  In  questo  trattamento,  

inoltre,  si  osserva  un’apprezzabile  distanza  tra  la  profondità  e  la  superficie  sul  fattore  1  a  dimostrazione  del   fatto  che  in  questa  situazione  le  attività  metaboliche  coinvolgono  principalmente  la  parte  superficiale  del   suolo(Fig.  64).  

L’alta   densità   animale   in   entrambe   le   pendenze   sembra   peggiorare   visibilmente   la   qualità   del   suolo   dal  

punto  di  vista  delle  caratteristiche  metaboliche,  con  un  evidente  spostamento,  rispetto  al  controllo,  verso   sinistra  lungo  il  fattore  1.  Inoltre  la  vicinanza  alla  densità  apparente  fa  pensare  ad  un  peggioramento  della   fertilità   fisica   del   suolo   data   dall’alto   impatto   animale.   Superficie   e   profondità   in   questo   caso   non   si   discostano  particolarmente.  L’accentuata  attività  di  rooting  in  questo  caso  attraverso  il  rimescolamento  del   suolo  sembra  aver  provocato  un  equilibrio  tra  gli  orizzonti(Fig.  64).  

• Il   biplot   degli   scores   e   dei   loadings   (Fig.   65)   è   stato   effettuato   scegliendo   altri   due   fattori,   uno   strettamente  associato  alla  mineralizzazione  (fattore  2)  e  l’altro    strettamente  associato  ai  processi   di  umificazione  della  sostanza  organica  (fattore  3);  (Fig.65).    

 

Fig  65.-­‐  Rappresentazione  dei  trattamenti  (scores)  rispetto  ai  pesi  fattoriali  (loadings,  fattore2  vs  fattore  3)  per  il  sito  di   Casabasciana.  p:  strato  profondo;  s:  strato  superficiale;  IND:  indisturbato;  BD:  bassa  densità  animale;  AD:  alta  densità  

animale;  30%:  alta  pendenza;  5%:  bassa  pendenza  

Oltre   allo   spostamento   verso   valori   più   alti   dei   parametri   correlati   al   metabolismo   del   suolo   (fattore   3,   come  discusso  precedentemente),  i  trattamenti  indisturbati  di  superficie  si  localizzano  nella  parte  destra   del  grafico  (fattore  2  positivo  ,  a  sottolineare  una  maggior  umificazione  della  sostanza  organica.    

La   bassa   densità   con   pendenza   del   30%   (sia   per   la   superficie   che   per   la   profondità)   subisce   uno   shift,   rispetto   all’indisturbato,   verso   la   parte   sinistra   del   grafico   secondo   il   fattore   2,   quello   legato   alla   mineralizzazione  della  sostanza  organica.  La  buona  relazione  con  le  caratteristiche  legate  al  metabolismo   precedentemente   accennata,   (posizione   rispetto   al   fattore   1)   (Fig.   64),   sembra   essere   accompagnata   per  

questo  tipo  di  trattamenti,  ad  una  propensione  per  i  processi  di  mineralizzazione  della  sostanza  organica   del  suolo  anche  nella  sua  forma  stabile(Fig.  65).  

La  bassa  densità  con  pendenza  al  5%  e  l’alta  densità  animale  subiscono  uno  spostamento  verso  il  basso   (lungo   il   fattore   3)   come   già   osservato   in   precedenza,   ad   indicare   l’attivazione   dei   processi   di   mineralizzazione  della  sostanza  organica.  L’alta  densità  subisce  un  particolare  shift  verso  la  parte  sinistra   del  grafico,  lungo  il  fattore  2,  a  conferma  del  fatto  che  un’alta  pressione  animale  influenzi  la  trasformazione   della   sostanza   organica   del   suolo   in   ogni   sua   forma,   dando   luogo   all’instaurarsi   di   processi   di   mineralizzazione  anche  della  componente  stabile  (Fig.  65).  

2.   ANALISI   DELLE   COMPONENTI   PRINCIPALI   PER   IL   SITO