Il contenuto di carbonio organico (SOC) è una caratteristica molto importante per
la qualità del suolo (Karlen et al.,1997; Murage et al., 2000). La quantità di
carbonio presente nei suoli è strettamente legata al ciclo globale del carbonio. La misura della quantità e della distribuzione spaziale del carbonio organico nei suoli è essenziale per la comprensione dei processi che governano il sequestro del carbonio nel suolo (Venteris et al., 2004).
Esistono attualmente pochi studi specifici che considerano le relazioni esistenti tra la variazione spaziale del carbonio organico del suolo ed i fattori ambientali (Venteris et al., 2004). La maggior parte di questi lavori spaziali sono principalmente orientati alla stima e alla mappatura dei pool di carbonio (Knowles and Singh, 2003; Schuur, et al., 2001; Wang and Zhou, 1999) e i valori di carbonio sono stati spesso stimati a partire da precedenti osservazioni o da un numero limitato di nuovi campioni. Questi dati non sono ideali per studi specifici sulla variabilità spaziale del SOC in relazione alla topografia e all’uso del suolo, specialmente in indagini ad alta risoluzione come ad esempio quelle condotte a scala parcellare o di bacino.
La litologia ed il clima esercitano una notevole influenza sulle proprietà del suolo ad ampia scala spazio-temporale, mentre l’orografia e l’uso del suolo condizionano le caratteristiche del suolo a piccola scala di analisi ed in aree declivi (Wang et al., 2001). Alcuni studi dimostrano che il contenuto di carbonio organico nei suoli varia con la posizione lungo il pendio (Miller et al., 1988). Infatti, in uno studio sui suoli collinari Pierson et al(1990) hanno osservato un contenuto di SOC più elevato sia alla sommità che alla base del pendio rispetto al contenuto di SOC osservato alle quote intermedie. Inoltre, Gregorich ed Aderson (1985) hanno dimostrato che il contenuto di C organico in suoli investiti a pascolo, aumenta passando dalle posizioni lungo il versante a quelle ai piedi del pendio.
Esistono diversi studi riguardanti l’effetto dell’uso del suolo sul contenuto di carbonio organico (Ross et al., 1999; Wang et al., 2004; Puget et al., 2005), ma tali studi raramente considerano l’effetto derivante dall’orografia dei siti di campionamento sulla distribuzione del SOC. Di conseguenza, l'importanza delle
relazioni che intercorrono tra i fattori topografici e l’uso del suolo non è ancora molto chiara.
Le scorte di carbonio organico nel suolo sono determinate da due variabili: la concentrazione di carbonio organico e la densità apparente; tali variabili col tempo possono subire delle variazioni. La quantificazione della capacità di sequestro di C dei suoli richiede la valutazione di entrambe le variabili nello stesso momento.
La concentrazione di carbonio organico è strettamente associata a processi biotici quali la produzione di biomassa e la decomposizione e la disposizione della lettiera e delle radici nel suolo. La densità apparente invece, è influenzata dalla litologia, dalla genesi del suolo e dalla formazione di aggregati e può subire variazioni in seguito a cambi nell’uso del suolo, erosione e disturbi antropici
dovuti a lavorazioni e compattazione (Lal e Kimble, 2001).
E difficile valutare le variazioni negli stock di carbonio organico nel breve periodo su scala nazionale e globale (Smith, 2004). La conoscenza della variabilità della concentrazione del carbonio organico e della densità apparente nella maggior parte dei tipi di suolo, su scala parcellare, può essere di aiuto nella definizione di efficaci disegni di campionamento.
Questo lavoro è stato condotto nell’ambito delle attività del progetto “Cambiamenti Climatici e Sistemi Produttivi Agricoli e Forestali: Impatto sulle Riserve di Carbonio e sulla Diversità Microbica del Suolo” (SOILSINK) finanziato nel 2006 dal Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca (FISR).
L'obiettivo principale del progetto SOILSINK riguarda la quantificazione dello stock di carbonio in differenti usi del suolo e l’analisi della dinamica della sostanza organica anche in considerazione di scenari climatici futuri.
L’attività di ricerca del dottorato è stata condotta in un’area ubicata nella Sardegna nord-orientale e ricadente in un piccolo bacino idrografico nei comuni di Berchidda e Monti (OT), che per brevità verrà da ora denominato area “Berchidda-Monti”.
L’obiettivo principale dello studio condotto nell’ambito del dottorato è stato quello di condurre un’analisi spaziale della variabilità del contenuto di carbonio organico e della densità apparente del suolo in relazione all’orografia e a differenti
usi del suolo legati a sistemi foraggeri mediterranei (pascolo ed erbaio autunno- vernino), al fine di verificare la rappresentatività spaziale della caratterizzazione pedologica condotta mediante profili.
Si è scelto di focalizzare lo studio a partire dalle superfici destinate ad erbaio e al pascolo in quanto, nell’ambito della serie di vegetazione individuata all’interno del bacino in studio, questi due usi del suolo hanno una più marcata caratterizzazione produttiva erbacea e si collocano in posizione intermedia rispetto alla serie di vegetazione considerata.
Inoltre, nell’ottica della futura estensione dei risultati a scala di bacino, gli usi del suolo oggetto di studio sono i più rappresentativi del bacino Berchidda-Monti, in quanto le superfici destinate a pascolo ed erbaio rappresentano circa il 50% della superficie totale.
Per effettuare uno studio quantitativo della variazione spaziale del contenuto di carbonio organico del suolo in relazione alla topografia e all’uso del suolo, sono state usate metodologie di analisi statistica classica integrata con metodologie geostatistiche, in combinazione con un sistema informativo geografico (GIS). Ulteriore obiettivo è stato quello di condurre un’analisi della variabilità verticale del contenuto di carbonio organico e della densità apparente del terreno, in relazione ai differenti usi del suolo ed in particolare della frequenza di lavorazione ed alle condizioni sottochioma (non lavorato) e fuori chioma (lavorato) in sistemi foraggeri caratterizzati dalla presenza di componenti arboree.
Altro obiettivo del lavoro ha riguardato la creazione di un Sistema Informativo Territoriale relativo all’area in esame, sia nell’ottica della caratterizzazione del bacino che per la futura applicazione dei risultati su scala territoriale.