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).