28TH ICP Vegetation Task Force Meeting – Rome, 3-5 February Structural characteristics of Quercus ilex L. as a tool for modeling pollutants removal in urban and periurban forests of Rome Marando F. 1*, Fusaro L. 1, Mereu S. 2, Salvatori E. 1, Lodato F. 1, Manes F.1 1 Sapienza University of Rome, Department of Environmental Biology, P.le Aldo Moro, 5 – 00185 Rome (Italy) 2 DipNeT-Department of Sciences for Nature and Environmental Resources, University of Sassari, via E. De Nicola 1- 07100 Sassari (Italy) *Corresponding Author: marando.federica@gmail.com TreeCity An International Project for a Better Quality of Life in Our Cities Sponsored by INTRODUCTION L’inquinamento atmosferico rappresenta attualmente una problematica ambientale e sanitaria di interesse prioritario. I residenti in aree urbane sono infatti esposti ad elevate concentrazioni di inquinanti atmosferici come ossidi di azoto (NO, NOx), ozono (O3), e particolato atmosferico (PM10 e PM2,5). In questo contesto, vi è un crescente interesse sul ruolo che la vegetazione forestale in prossimità degli aggregati urbani può svolgere nel miglioramento della qualità dell’aria, rimuovendo gli inquinanti atmosferici tramite assorbimento stomatico e deposizione secca. La struttura e la composizione delle foreste sono il risultato di complesse interazioni tra l’ambiente fisico, i processi ecologici e l’influenza antropica, e si riflettono sulla funzionalità delle specie, determinando l’entità dei processi di rimozione. Di conseguenza, la misurazione di tali caratteristiche è un procedimento chiave per la quantificazione del servizio ecosistemico di miglioramento di qualità dell’aria svolto dalle foreste. Nel presente lavoro sperimentale, inquadrato nell’ambito del progetto PRIN “TreeCity”, è stato effettuato lo studio dei parametri biometrici su individui di Quercus ilex L., specie sclerofilla sempreverde ampiamente diffusa in area mediterranea, in due siti dell’area metropolitana romana: la foresta periurbana posta all’interno della Tenuta Presidenziale di Castel Porziano, e la foresta urbana nella villa storica di Villa Ada. MATERIALI e METODI Nei mesi di giugno e settembre 2014, nei siti sperimentali di Castelporziano (CP, 4 aree campione) e Villa Ada (VA, 5 aree campione) sono stati rilevati i seguenti parametri strutturali e composizionali: - Circonferenza tronco: misurata all’altezza del petto (cm), per gli individui di tutte le specie con una circonferenza maggiore ai 10 cm - Raggi corona in più direzioni: solo per Q. Ilex (cm), considerando la distanza tra la proiezione del margine della chioma a terra e il tronco. - Numero di individui di ogni specie È stato in seguito possibile calcolare alcuni importanti parametri quali: - Densità individui per ettaro - Diametro medio tronchi (m) - Area basimetrica media (m2) - Area basimetrica per ettaro (m2), indice di competizione, esprime la densità del popolamento - Raggio corona medio (m) - Area corona media (m2) Rapporto area corona/area basimetrica (m2/m2) Leaf Area Index (m2/m2) : ricavato da immagine satellitare (Landsat TM 2005) Species Richness (S): numero di specie totali per ogni sito di studio, calcolato confrontando le curve di rarefazione dei plot sperimentali Evenness (J’) (Pielou, 1975): al fine di confrontare l’abbondanza relativa delle specie nei due siti OBIETTIVO L’obiettivo di questo studio è stato quello di evidenziare le differenze strutturali presenti tra una foresta urbana sottoposta a pressioni antropiche intense, e una foresta periurbana situata all’interno di una riserva protetta. L’analisi comparativa dei parametri biometrici delle due foreste permetterà di evidenziare come i diversi regimi di gestione e i processi ecologici in atto hanno influito sulla struttura e sulla composizione delle comunità analizzate. I risultati ottenuti da questo studio, integrati a dati di tipo funzionale (es. scambi gassosi e potenziale idrico fogliare) misurati sugli individui di Q. ilex nelle due foreste, verranno utilizzati per parametrizzare un modello di tipo SVAT (GOTILWA), che permetterà di valutare il contributo delle vegetazione al miglioramento della qualità dell’aria quantificando il servizio di rimozione di O3 e particolato, e la sua capacità di resistere a differenti condizioni ambientali in relazione alle diverse tipologie funzionali e al tipo di gestione del verde. VA- Sito Urbano VAS  1 m dalla strada VA  300 m dalla strada CP-Sito Periurbano RISULTATI E DISCUSSIONI Fig. 1: Frequenze relative delle aree basimetriche delle varie specie (%), con gli indici di diversità calcolati per le due foreste. Come è possibile osservare, nel sito urbano di Villa Ada il 71% delle aree basimetriche è occupato da individui di Q. ilex, mentre il rimanente 29% da altre specie. Nella foresta urbana di Castelporziano l’area basimetrica occupata da Q. ilex è maggiore, costituendo la quasi totalità dei rilievi effettuati (99%). Il rimanente 1% è occupato da una minoranza di individui di altre specie, prevalentemente P. latifolia. Gli interventi gestionali nella foresta urbana alterano la composizione vegetazionale, consentendo una maggiore ricchezza di specie (S=9.4 a VA; S=4 a CP); l’evenness mostra inoltre una maggiore omogeneità nell’abbondanza relativa delle specie, e una marcata dominanza nella foresta periurbana, dove la forte competizione riduce grandemente il numero di specie presenti. La ricchezza di specie è positivamente correlata con la diversità funzionale (Cadotte et al., 2011), aspetto di grande importanza in ambito urbano. VA (± st. dev.) CP (± st. dev.) p Densità Ind. QI/ha 214.8 ± 97.9 510.4 ± 153.7 0.01 Diametro medio tronco (m) 0.5 ± 0.16 0.2 ± 0.04 0.017 Area basimetrica media (m2) 0.26 ± 0.13 0.08 ± 0.03 0.031 Area basimetrica per ha (m2) 59 ± 40.36 36.6 ± 9.22 0.318 Raggio corona medio (m) 5.3 ± 0.66 3.2 ± 0.52 0.001 Area corona media (m2) 100 ± 18.99 42.2 ± 12.3 Rapporto Area corona/Area basimetrica (m2/m2) 550.1 ± 177.3 748.6 ± 267.7 0.222 Leaf Area Index (LAI, m2/m2) 4.5 4.8 Tab. 1: Tabella riassuntiva con i parametri strutturali rilevati per Q. ilex nelle due foreste con il relativo livello di significatività (p). È possibile osservare come la foresta periurbana sia caratterizzata da una maggiore densità di individui per ettaro, ma da una dimensione inferiore di questi rispetto alla foresta urbana di Villa Ada, come attestato dai valori dell’area basimetrica e dell’area corona. Nella foresta di Castelporziano, sito ad elevata naturalità, caratterizzato da periodi di aridità estiva, si viene pertanto a configurare un quadro di elevata competizione intraspecifica, che limita fortemente l’accrescimento e si ripercuote sulla funzionalità della specie. Tuttavia, se da una parte una dimensione inferiore della chioma si traduce in una minore capacità di intercettare inquinanti atmosferici, l’elevata densità di individui per ettaro sembra controbilanciare tale aspetto, come attestato dai valori di LAI che risultano confrontabili. Richness 9.4 Evenness 0.477 Richness 4 Evenness 0.317 Diverse tipologie funzionali possono infatti esercitare un ruolo sinergico nella rimozione di inquinanti atmosferici: le conifere con un elevata superficie fogliare risultano molto efficaci nell’accumulo di PM (Beckett et al., 1998) e le latifoglie mostrano una grande efficienza in condizioni di adeguata disponibilità idrica (Manes et al., 2014), condizione in atto nella foresta urbana, sottoposta ad irrigazione estiva. Se da una parte nella foresta periurbana risultano poco rappresentate le diverse tipologie funzionali, le sempreverdi sclerofille intercettano gli inquinanti atmosferici durante tutto l’anno, risultando inoltre meglio performanti in ambiente mediterraneo e resistenit ai periodi di aridità estiva. Fig. 3: Distribuzione di frequenza delle classi diametriche di Quercus ilex nelle due foreste. Il dato mostra una distribuzione gaussiana, concentrata in un range ristretto: la maggior parte degli individui (il 78%) presentano infatti diametri inferiori e uguali a 0,3 m, Fig. 2: curve di rarefazione calcolate nei plot sperimentali mostrando una struttura forestale omogenea e confermando la scarsa influenza antropica. La distribuzione delle classi diametriche nella foresta urbana trova una parziale sovrapposizione su valori di 0.2-0.3 m, ma presenta una distribuzione più dispersa, con individui di dimensioni superiori. CONCLUSIONI E PROSPETTIVE FUTURE Le differenze strutturali evidenziate tra le due foreste mostrano come, nonostante i due siti di studio siano sottoposti a pressioni distinte (foresta periurbana: maggiore naturalità, competizione per le risorse limitanti; foresta urbana: pressione antropica) presentino aspetti che possono contribuire in maniera sinergica al miglioramento della qualità dell’aria in area urbana, e offre linee guida per una gestione efficace delle diverse tipologie forestali al fine di preservarne la funzionalità. Grazie a tali risultati e a dati di tipo funzionale sarà successivamente possibile sviluppare un modello Suolo-Vegetazione-Atmosfera (SVAT) che consentirà di valutare il contributo della vegetazione al miglioramento della qualità dell'aria, e la sua capacità di resistere a differenti condizioni ambientali. Bibliografia Fondamentale Beckett K.P., Freer-Smith P.H., Taylor G., 1998. Urban woodlands: their role in reducing the effects of particulate pollution. Environmental Pollution, 99(3): 347–60. Cadotte M. W., Carscadden K., Mirotchnick N., 2011. Beyond species: functional diversity and the maintenance of ecological processes and services. Journal of Applied Ecology, 48: 1079-1087. Manes F., Silli V., Salvatori E., Incerti G., Galante G., Fusaro L., Perrino C., 2014. Urban ecosystem services: tree diversity and stability of PM10 removal in the metropolitan area of Rome. Annali di Botanica, 4: 19-23.