Schema metodologico conclusivo (PCA)

8.5 Analisi statistiche

8.5.1 Schema metodologico conclusivo (PCA)

L’analisi dei suoli oggetto della tesi ha fornito un set di dati articolato in cui ogni trattamento è caratterizzato da una molteplicità di parametri. Per poter meglio comprendere la complessità dei processi fisici, chimici e biochimici derivanti dal pascolo e coinvolti nella degradazione del suolo, i risultati conseguiti sono stati sottoposti all’analisi statistica delle componenti principali (PCA). Questa analisi permette di ridurre il numero di variabili rendendo più evidenti le relazioni tra le variabili stesse (vedi cap. 7 Materiali e Metodi).

La PCA è stata effettuata lasciando separati, per ogni sito analizzato e, quindi, per ogni specie animale, i diversi effetti di disturbo (indisturbato, sentierato, grufolato per il cinghiale; indisturbato e compattato per la capra domestica inselvatichita; indisturbato, pascolamento razionale e irrazionale per la pecora). Prima di effettuare questa analisi statistica, i risultati sperimentali sono stati sottoposti a normalizzazione e standardizzazione unitaria.

L’analisi delle componenti principali, ruotando gli assi con varimax normalizzata, ha consentito di estrarre due componenti principali (Fattore 1 e Fattore 2). Nella tabella dei

loadings (Tab. 9) sono evidenziati i valori risultati significativi in seguito all’analisi.

Tabella 9. Tabella dei loadings

Fattore 1 Fattore 2 NO₃ -0,002 0,712 NH₄ 0,477 -0,418 E.C. -0,159 0,545 pH -0,715 0,457 TN 0,863 0,101 TOC 0,919 -0,277 C umico 0,714 -0,571 P tot 0,007 0,850 P ass -0,017 0,850 DH ase -0,213 -0,237 ß-glu 0,635 0,148 Fosf 0,921 -0,250 densità app -0,889 0,073 Sta agg 0,619 -0,120 Argilla -0,487 0,387 Limo 0,827 0,138 Sabbia -0,509 -0,344 VAR. SP. 6,513 3,497 PRP.TOT. 38.3 20.6

C-t0 PR-t0 PI-t0 C-t1 PR-t1 PI-t1 T-I T-S T-G VB-I VB-S VO-I VO-S M-I ML-S ML-G MM-CO -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Fattore 1 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 F a tto re 2 Cinghiale Capra inselvatichita Ovini C, controllo I, indisturbato PR, pascolamento razionale PI, pascolamento irrazionale

G, grufolamento S, senteriamento CO, compattamento

Come è possibile osservare nel primo fattore (Fattore 1), che spiega il 65% della varianza, sono presenti i parametri chimici pH, TN, TOC e C umico, i parametri biochimici -glucosidasi e fosfatasi, e i parametri fisici densità apparente e stabilità degli aggregati.

Nel secondo fattore (Fattore 2), che spiega il 35 % della varianza, abbiamo invece i parametri chimici fosforo totale e assimilabile.

Nel grafico degli scores sono invece riportati i punteggi fattoriali dei singoli casi (Fig. 82) e nel grafico Biplot abbiamo la sovrapposizione dei valori del grafico degli scores con quello della tabella dei loadings (Fig. 83).

Dal grafico degli scores risulta subito evidente la differenza tra i campioni prelevati nei siti esposti a sentieramento da cinghiale ed i rispettivi suoli indisturbati.

Lo spostamento dei campioni sentierati di tutti i siti, con l'eccezione del sito Mesco

(“ML-S”), rispetto al suolo indisturbato verso valori negativi della prima componente

principale (Fattore 1), indica, infatti, il peggioramento delle caratteristiche fisiche, chimiche e biochimiche, che sono risultate significative su questo fattore. In aggiunta, lo spostamento degli stessi trattamenti verso valori negativi del secondo fattore (Fattore 2), dimostra l'effetto negativo di questo impatto animale sul contenuto di fosforo totale e assimilabile (parametri significativi sul Fattore 2).

Confrontando tra loro i diversi siti, Telegrafo (“T-S“) sembra essere quello maggiormente disturbato dal sentieramento (maggiore distanza tra indisturbato e sentierato nel grafico degli scores).

Al contrario, i campioni prelevati nelle aree sottoposte a grufolamento del cinghiale sono spostati verso valori positivi lungo l’asse orizzontale del grafico degli score (Fattore 1), indicando come l'attività di movimentazione degli strati superficiali del suolo (effetto rooting), abbia consentito l'incorporazione nel suolo di sostanza organica

(parametri significativi sul Fattore 1: TOC e TN). Tale apporto ha determinato la stimolazione delle attività microbiche legate al ciclo dei nutrienti carbonio e fosforo (parametri significativi sul Fattore 1:  -glucosidasi e fosfatasi). Inoltre, la presenza sul Fattore 1 del parametro C umico denota in questi campioni lo spostamento dell'equilibrio tra processi di mineralizzazione e umificazione a favore di quest'ultima. Confrontando tra loro i diversi siti, Mesco (“ML-G”) sembra essere quello maggiormente influenzato dal grufolamento (maggiore distanza tra indisturbato e grufolato nel grafico degli scores).

Nel caso del pascolamento della capra domestica inselvatichita (“MM-C”) si ha, come osservato per il grufolamento del cinghiale, un miglioramento, seppure meno evidente, delle proprietà chimiche, biochimiche e fisiche del suolo.

Anche per gli ovini domestici, con l'eccezione del campione di suolo prelevato al tempo “t1” nel pascolamento razionale, l'impatto animale non ha determinato un peggioramento delle caratteristiche del suolo; tutti i campioni esposti a pascolamento sono infatti vicini al controllo, soprattutto al “t0”, e leggermente spostati verso valori positivi sia sul Fattore 1 che sul Fattore 2.

CONCLUSIONI

I risultati scaturiti da questo elaborato hanno messo in evidenza come il pascolamento, in determinate condizioni, possa costituire un elemento di disturbo significativo per l’equilibrio ecologico dell’ambiente, in particolare come questo possa modificare alcuni parametri fondamentali del suolo, che rappresenta l’ecosistema crocevia dei fattori ambientali.

Il livello di degradazione del suolo imputabile al pascolamento può essere relazionato ad alcuni fattori, quali la densità animale, i tempi di persistenza al pascolo, e le caratteristiche etologiche e morfologiche delle specie animali. Unitamente a questi parametri, alcuni fattori ambientali quali condizioni climatiche, morfologia del territorio, presenza e qualità del cotico erboso e proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo, rappresentano componenti fondamentali per la suscettibilità ai processi di degradazione da pascolamento.

Sono di seguito riportati i risultati più significativi delle variazioni dei parametri fisici, chimici e biochimici del suolo, analizzati in questo elaborato, in relazione alle tre differenti specie animali oggetto di studio: il cinghiale, la capra domestica inselvatichita e la pecora.

Nei siti interessati dalla presenza del cinghiale le alterazioni delle proprietà del suolo sono attribuibili a due principali abitudini di questi ungulati selvatici: quella di muoversi attraverso percorsi preferenziali (compattamento lineare o sentieramento), e quella di sommovimentare gli orizzonti superficiali del terreno (grufolamento o rooting).

Il parametro che per primo risulta essere indicatore dell’entità del disturbo dato dal sentieramento è la densità apparente. L’aumento della resistenza alla penetrazione del suolo riscontrato tramite le analisi penetrometriche effettuate in situ, è stato confermato, attraverso le analisi dei campioni di suolo, con un aumento del 49.65% del parametro

nei suoli sentierati.

Il passaggio continuativo degli animali sui medesimi “sentieri” ed il consistente peso vivo hanno quindi determinato un elevato compattamento del suolo con conseguente diminuzione della porosità e del grado di infiltrazione dell’acqua e quindi un generale peggioramento della struttura del suolo. Questo peggioramento è stato confermato anche dalla diminuzione di un altro parametro fisico, la stabilità degli aggregati.

La conseguenza è quindi quella di una forte esposizione del suolo a fenomeni erosivi causati dall’incremento del deflusso superficiale dell’acqua (run off), che aumenta, come nei casi esaminati, all’aumentare della pendenza dei suoli.

Questo fenomeno ha portato così ad un’asportazione della lettiera (formata soprattutto da biomasse vegetali, animali e microbiche) e degli strati superficiali del terreno, ricchi di sostanza organica e di attività microbica.

Ciò è confermato dalla diminuzione dell'azoto totale, delle sue forme disponibili

(azoto ammoniacale e nitrico) e del carbonio organico totale, che rappresentano i

parametri chimici direttamente correlati alla quantità di sostanza organica.

La perdita di sostanza organica, substrato vitale per la proliferazione dei microrganismi, unita ad una situazione di anaerobiosi indotta, ha così portato ad una diminuzione

dell’attività microbica totale, confermata dalla limitazione dell’attività dell’enzima deidrogenasi. Il caso più critico è quello del sito Mesco (“ML-S”), dove il

sentieramento ha determinato una riduzione dell’attività dell’enzima pari al -97.72 %. La diminuzione del carbonio umico, indice della presenza della frazione stabilizzata della sostanza organica, conferma ulteriormente la ridotta quantità di sostanza organica e la diminuzione dell’attività microbica deputata ai processi di umificazione.

Al contrario, l’attività di rooting riscontrata in questi siti ha determinato una significativa diminuzione della densità apparente, pari al -39.58 %, confermata dai risultati ottenuti preliminarmente dalle analisi penetrometriche.

La sommovimentazione degli strati superficiali del terreno ha determinato un andamento opposto rispetto all’azione di disturbo dovuta al sentieramento: aumento della stabilità degli aggregati del 48.33 %, incremento di sostanza organica evidenziato dall’aumento di azoto totale e carbonio organico totale.

L’aumento della sostanza organica è stato determinato dall’effetto di incorporazione nel suolo delle deiezioni rilasciate dagli animali nonché della sostanza organica della lettiera mediante sommovimentazione degli strati superficiali del suolo, effetto paragonabile a quello di una leggera lavorazione superficiale del suolo.

Quest’azione di interramento della sostanza organica nel suolo, associato ad un aumento della porosità e dell’ossigenazione, si riflette anche sui processi biochimici, evidenziati dal mantenimento del metabolismo microbico agli stessi livelli del suolo

Risultati differenti sono stati riscontrati nel pascolamento della capra domestica inselvatichita. La capra tende, infatti, a stazionare per tempi prolungati nelle stesse aree (core areas), provocando un continuo calpestamento del suolo e l’accumulo di grandi quantità di feci.

Tuttavia le analisi dei suoli sottoposti a questo tipo di disturbo zoogeno non hanno rilevato l’atteso fenomeno di compattamento. Infatti, non sono state osservate variazioni significative della densità apparente e della stabilità degli aggregati. Evidentemente la

densità animale non eccessiva, il peso ridotto di questi animali e la tessitura franco- sabbiosa del suolo hanno determinato un basso effetto sulle proprietà fisiche causato da

questa specie.

Anche parametri chimici, indicatori del contenuto di sostanza organica, quali carbonio organico totale, azoto totale e carbonio umico non sono stati modificati dalla presenza animale, nonostante l’elevato rilascio di deiezioni nelle aree interessate. La stabilità di questi parametri indica l’equilibrio tra i processi di mineralizzazione e umificazione della sostanza organica.

Al contrario, l’effetto del rilascio di feci ed urine sul suolo è ben evidente

dall’aumento delle forme solubili dell’azoto, sia nitrati che ammoniaca.

Nonostante il mantenimento delle proprietà fisiche e chimiche, il suolo pascolato da questo ungulato ha mostrato un peggioramento della funzionalità biologica. Le

proprietà biochimiche, essendo capaci di rispondere più rapidamente ai cambiamenti

indotti dalle perturbazioni rispetto alle proprietà fisiche e chimiche, hanno, infatti,

mostrato un netto peggioramento.

Le prove di sovraposcolamento degli ovini domestici, eseguite in terreni agrari pianeggianti allo scopo di valutare nel tempo l’effetto della pressione zoogena sul suolo hanno evidenziato un andamento tendenzialmente differente a quello determinato dal pascolamento degli ungulati selvatici.

Nonostante il ridotto peso degli ovini, l’elevata densità animale ha determinato un progressivo aumento della compattazione del suolo passando dal pascolamento razionale a quello irrazionale, rispetto al suolo indisturbato. Tale compattazione è evidenziata dal significativo aumento della densità apparente e dalla diminuzione

della stabilità degli aggregati.

L’effetto dell’elevato numero di capi per m2 _{non ha avuto, invece, al tempo iniziale}

Ciò è riscontrabile anche al tempo finale (“t1”). Nella parcella “B”, utilizzata per la prova di pascolo irrazionale, infatti, vi è stato solo l’atteso aumento della sostanza organica (TOC, TN) che può essere spiegato dall’apporto di deiezioni (sostanza organica fresca non nativa del suolo) accumulate nei tre anni di durata della prova. Gli elevati livelli di rilascio di deiezioni animali sono stati confermati anche dall’aumento di azoto ammoniacale riscontrato a fine prova nella medesima parcella. Inoltre, nei suoli sottoposti a pascolamento irrazionale, la tendenza alla diminuzione del carbonio umico indica il prevalere dei processi di mineralizzazione sui processi di

umificazione della sostanza organica.

Infine, nonostante l’elevata pressione zoogena, l’apporto di sostanza organica esogena ha consentito nel tempo il mantenimento, ed in taluni casi la stimolazione, dell’attività

microbica, contrariamente a quanto evidenziato nei suoli sottoposti al pascolo dei

caprini. Ciò può essere spiegato dalla differente copertura vegetale: presenza di inerbimenti nei suoli pascolati dagli ovini, terreni nudi con sporadiche essenze arbustive nei suoli pascolati dalla capra inselvatichita.

In conclusione, i risultati ottenuti, che rappresentano un primo passo verso lo studio delle problematiche relative ai processi di degradazione del suolo causate dal pascolamento degli ungulati selvatici, hanno messo in evidenza che questi animali, ed

in particolare il cinghiale soprattutto attraverso l’azione di sentieramento,

determinano il disturbo delle proprietà del suolo in modo molto più evidente rispetto alle popolazioni ircine ed ovine. Nel caso degli ovini domestici l’uomo, adottando corrette pratiche di gestione del pascolo, può, infatti, influenzare i processi di degradazione del suolo.

Il disturbo arrecato dal cinghiale al suolo tramite il sentieramento non va quindi sottovalutato e devono anche essere presi in considerazione gli effetti che questo ha sugli equilibri idro-geologici e sulla fitocenosi delle aree interessate. Il compattamento del suolo, oltre a incrementare fenomeni erosivi e di dissesto idro-geologico, ha come diretta conseguenza la modificazione della vegetazione, capace di sopravvivere e svilupparsi in terreni più compattati ed asfittici a discapito della fitocenosi tipica dell’ecosistema.

Gli effetti dell’elevata pressione zoogena data da questi ungulati selvatici sul suolo hanno ripercussioni anche sulla zoocenosi, fondamentali nell’assetto della biodiversità,

in quanto vengono alterati gli equilibri delle popolazioni di insetti, micro mammiferi, anfibi e rettili, uccelli nidificanti al suolo.

Per quanto riguarda gli effetti dell’attività di rooting esercitata dal cinghiale, da questi risultati appare evidente come nel caso di un carico animale sostenibile, questa possa comportare alcuni effetti benefici assimilabili ad una lavorazione superficiale del terreno. Qualora, invece, tale fenomeno dovesse raggiungere livelli di intensità più elevati si potrebbe, come indicato in letteratura, andare incontro ad una serie di alterazioni delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche dei suoli e a danni ingenti alla biodiversità.

Come è noto le biodiversità vegetali, animali e microbiche vengono influenzate notevolmente dalla presenza di animali domestici e soprattutto selvatici (ungulati) sia direttamente, per mezzo della pressione selettiva esercitata dagli animali che tendono a scegliere alcuni tipi di essenze rifiutandone altre, sia indirettamente, attraverso le modificazioni dei parametri di qualità del suolo.

APPENDICE

Di seguito sono riportati i risultati dell’analisi statistica della varianza (ANOVA ad una via).

Cinghiale

Sito Telegrafo

Test HSD Tukey;variabile NO3 (Spreadsheet1) Probabilità Approssimate per Test Post

Hoc Errore: MS Tra grp= 27,576, gl = 6,0000

NuoVar {1} {2} {3}

1 Telegrafo Indisturbato

2 Telegrafo Sentieramento 0,041585

3 Telegrafo Grufolamento 0,927164 0,026696

Test HSD Tukey;variabile NH4 (Spreadsheet1) Probabilità Approssimate per Test Post

Hoc Errore: MS Tra grp= ,40743, gl = 6,0000