Gregor Trafoier, Anna Bortolazzi, Ventura Maurizio, Pietro Panzacchi, Francesco Giammarchi, Giustino Tonon
Parole chiave: deposizioni azotate; ciclo dell’azoto; azoto marcato; intercettazione della chioma.
Negli ultimi decenni, l’emissione di azoto reattivo (Nr) in atmosfera è fortemente aumentata, causando un incremento delle deposizioni azotate, le quali possono avere diversi effetti sugli ecosistemi terrestri, compresi quelli forestali. Le foreste temperate e boreali in condizioni naturali sono infatti considerati limitati dalla disponibilità di azoto: perciò un aumento di Nr potrebbe portare ad un incremento della produttività forestale e all’accumulo di carbonio, con effetti positivi sul potenziale ruolo di mitigazione del cambiamento climatico delle foreste. Tuttavia sono state osservate anche diverse conseguenze negative dell’aumento di Nr, ad esempio l’acidificazione del suolo, la perdita di biodiversità ed elementi minerali, maggiori emissioni
IV Congresso Nazionale di Selvicoltura - Torino, 5-9 Novembre 2018
Il bosco: bene indispensabile per un presente vivibile e un futuro possibile 35 di gas serra. Inoltre, deposizioni croniche di Nr possono portare alla saturazione azotata, che si osserva quando l’apporto di Nr supera il fabbisogno dell´ecosistema, causando potenzialmente il declino della produttività forestale. Dal momento che le deposizioni azotate sono costantemente in aumento, è necessario approfondire la ricerca per comprenderne in dettaglio le possibili conseguenze sulle foreste. Nella maggior parte degli esperimenti effettuati fino ad ora, le deposizioni azotate sono state simulate applicando trattamenti fertilizzanti direttamente al suolo. Questo approccio trascura però il ruolo della chioma che, come osservato da diversi studi, può influenzare l’efficienza dell’uso dell’azoto, oltre alla quantità e alla forma chimica delle deposizioni azotate che raggiungono il suolo.
Per questa ragione, nel 2014 è stato progettato un esperimento di manipolazione dell’azoto in una foresta sub- montana temperata di querce sita in provincia di Bolzano. Lo scopo è di valutare l’effetto delle deposizioni azotate su foreste temperate mediante l’applicazione di fertilizzazione aerea soprachioma (NAB) e comparandola con fertilizzazione applicata al suolo (NBL). Le fertilizzazioni vengono applicate mensilmente da maggio a settembre, per una quantità annuale corrispondente a 20 kg N ha-1. La fertilizzazione aerea viene applicata sopra le chiome, a 15-18 metri di altezza, a seconda dell´altezza degli alberi nei singoli plots, utilizzando irrigatori rotanti montati su pali telescopici installati al centro dei plots e azionati da una motopompa portatile.
Per seguire il destino dell’azoto distribuito con i diversi metodi fertilizzazione, nel luglio del 2016 è stata applicata una fertilizzazione con azoto marcato (15NH415NO3). L’azoto marcato è stato tracciato all’interno
dell’ecosistema mediante l’analisi dei diversi comparti (piante e suolo). A tal fine, sono stati effettuati due campionamenti della biomassa (foglie, lettiera, legno) e del suolo in due momenti diversi: 20 giorni e otto mesi dopo la fertilizzazione, rispettivamente a fine luglio 2016 e a marzo 2017. I campioni sono stati analizzati per determinare la firma isotopica dell’azoto (d15N) tramite uno spettrometro di massa isotopica collegato con un analizzatore elementale, e la quantità di N recuperato nei vari comparti è stata determinata mediante un bilancio di massa isotopico.
In entrambi gli approcci di fertilizzazione, la maggior parte dell’azoto marcato è stato ritrovato nel suolo. D’altra parte, il metodo di applicazione ha avuto un’influenza significativa sul destino dell’azoto nel breve termine. Infatti, rispetto al trattamento NBL, nel trattamento NAB una maggior quantità di azoto marcato è stata assorbita dai tessuti della pianta. Questi risultati sottolineano quanto sia importante considerare la chioma degli alberi negli esperimenti che simulano gli effetti delle deposizioni azotate sulle foreste. Tuttavia, considerata la natura cronica delle deposizioni azotate e la lentezza con cui le foreste possono rispondere a questo tipo di disturbo, solo gli esperimenti a lungo termine possono migliorare la nostra comprensione degli effetti delle deposizioni azotate sui sistemi forestali. Perciò questi risultati, sebbene innovativi, sono da considerarsi preliminari.
The canopy interception on nitrogen deposition in mountain forests: results from an above-canopy fertilization with 15N
Keywords: N deposition; N cycle; canopy interception; labelled nitrogen.
In the last few decades, the emission of reactive nitrogen (Nr) in the atmosphere through human activities has strongly raised, causing an increase in nitrogen (N) deposition, which has several potential effects on terrestrial ecosystems, including forests. The growth of temperate and boreal forests is considered to be limited by N and therefore the increasing availability of Nr may lead to an increase in forest productivity and C uptake with a positive feedback on climate change mitigation potential of forest ecosystems. However, different negative consequences of N deposition, such as soil acidification, nutrient deficit, loss of biodiversity and an increment in greenhouse gases emissions, were also reported. Chronic N deposition may also lead to N saturation, i.e. when the available N exceeds the biotic demand, leading to a possible decline in forest productivity. Since the rate of N deposition is still increasing, research is needed to understand its effects on forests. However, most of the studies performed so far have simulated N deposition by applying N fertilisation directly to the soil. This approach neglects the role of the canopy, which has been proved to influence the nitrogen use efficiency, other than the quantity and the chemical form of the N deposition reaching the soil.
For this reason, in 2014 a field-scale manipulation experiment was established in a temperate sub-mountain forest in Bolzano province, with the overall aim to evaluate the effects of nitrogen deposition on temperate forests by applying aerial N fertilization over the tree canopy (NAB) and comparing it to the fertilization
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Il bosco: bene indispensabile per un presente vivibile e un futuro possibile 36 applied to the ground (NBL). The fertilizations are applied monthly from May to September and the total N added corresponds to 20 kg N ha-1 yr-1. Arial treatment is applied above the canopy, at 15 - 18 m height, depending on the tree height in the single plots, using rotating sprinklers mounted on telescopic masts installed in the centre of the plots and initiated by a portable motor pump.
To study the fate of the added N in both the fertilisation approaches, in July 2016 a fertilisation treatment was performed using isotopic labelled fertiliser (15NH415NO3). Labelled N was tracked throughout the
ecosystem by analysing its presence in the different ecosystem compartments (plants and soil). For this reason, samples of plant biomass (fresh leaves, leaf litter and wood) and soil were firstly sampled in July 2016, 20 days after the fertilization, and successively at the beginning of March 2017, eight months after the fertilisation. The samples were analysed for the 15N isotopic signature (d15N) with a continuous-flow isotopic ratio mass spectrometer coupled with an elemental analyser and the recovery of the added N was determined with an isotopic mass balance.
In both fertilization approaches, most of the labelled N was recovered in the soil compartment. However, in NAB treatment much more labelled N was accumulated in plant tissues than in NBL treatment. This finding points out the importance of considering tree canopy in experiments simulating the effect of N depositions on forest ecosystems. However, considering the chronic nature of the N deposition process and the slowness by which forest ecosystems can react to this type of perturbations, only manipulative long-term experiments can improve our understanding of the effect of N deposition on forest ecosystems, therefore these innovative results have a preliminary nature.
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