Riccardo Valentini
Attività di Ricerca
L’attività di ricerca del dott.
Riccardo Valentini si è svolta nel periodo dal 1984 fino al presente ed ha
riguardato i settori della Ecologia e Selvicoltura, con particolare
riferimento alla produttività primaria degli ecosistemi forestali in
rapporto agli aspetti gestionali ed alle convenzioni internazionali sui
cambiamenti del clima e la biodiversità, dell’ ecofisiologia dei sistemi
forestali, con particolare riferimento all’influenza dei fattori climatici
ed i fenomeni perturbativi sulle potenzialità produttive delle specie
forestali e dell’analisi territoriale mediante metodologie innovative di
telerilevamento delle risorse forestali. L’attività di ricerca ha riguardato
problematiche sia a scala di individuo che di ecosistema fino alla scala
regionale e più in generale quella di grandi aree territoriali (Siberia,
Europa, Himalaya, Amazzonia). In particolare i temi trattati sono stati i
seguenti:
Studio della
produttività primaria degli ecosistemi forestali in rapporto ai fattori
gestionali e le convenzioni internazionali sui cambiamenti del clima e la
biodiversità
Una larga parte dell’attività
scientifica ha riguardato la messa a punto di metodologie innovative per lo
studio del bilancio del carbonio degli ecosistemi forestali e la sua
applicazione per determinazione della produttività primaria e delle sue
componenti, con particolare riferimento al ruolo delle foreste nel bilancio
del carbonio del pianeta e la mitigazione dell’effetto serra (Pubbl. 31, 32,
40, 52, 88, 93, 94, 95, 97, 98).
Per quanto riguarda lo sviluppo di nuove metodologie è stata
sviluppata una tecnica in grado di misurare in modo continuativo e
stagionale gli scambi gassosi di anidride carbonica, vapore acqueo ed
energia tra le coperture forestali e l’atmosfera Questa tecnica è oggi
impiegata in programmi di ricerca della Comunità Europea
(Euroflux-coordinatore R. Valentini) al fine di stabilire il ruolo delle
foreste Europee in rapporto alle forme di governo, trattamento, alla specie
ed all’età dei popolamenti nei riguardi della capacità di assorbimento di
carbonio e la mitigazione dell’effetto serra. (Pubbl. 33, 40, 65, 79, 88,
92, 102, 113, 114).
L’applicazione di tale metodologia allo studio del bilancio
del carbonio di alcune foreste italiane: faggeta (Pubbl. 80) e macchia
mediterranea (Pubbl 37, 41, 72), ha portato a conoscere in modo più
approfondito le varie componenti della produttività forestale, da quella
legnosa epigea, alla determinazione della produzione di lettiera ed i
processi di accumulo della sostanza organica nei suoli. Grazie a questi
studi è stato possibile per la prima volta quantificare in modo diretto il
bilancio di carbonio di una faggeta. In particolare è stato possibile
ricavare che questo tipo di foresta è in grado di assorbire una quantità
significativa di carbonio, i risultati scientifici di questo lavoro hanno
portato a concludere che circa il 50% di tutto il carbonio organicato dalla
foresta viene allocato in produzione legnosa, mentre la restante parte viene
accumulata sotto forma di carbonio organico nei suoli (Pubbl.
80).
La linea di
ricerca sviluppata nel settore della quantificazione del bilancio del
carbonio è estremamente rilevante al fine della definizione delle politiche
comunitarie riguardanti la negoziazione degli interventi di riforestazione
dopo la conferenza di Kyoto. Le implicazioni gestionali tecnico-scientifiche
sono discusse su sala globale nella pubblicazione 106 e per quanto riguarda
le politiche comunitarie nella pubblicazione 112 e 107.
Il coordinamento delle attività di
rilevamento e le implicazioni scientifiche e tecnologiche sono discusse
nelle pubblicazioni 79, 90, e 114.
Effetto degli
stress ambientali sulla fisiologia della produzione negli alberi
forestali
a) Basse
temperature
Sono state effettuate ricerche
sulla resistenza al freddo degli eucalitti, conducendo ad importanti
risultati sulla comprensione dei meccanismi di resistenza al freddo di tale
genere. In particolare si sono analizzate le soglie di tolleranza al freddo
delle specie più largamente impiegate in Italia e nel bacino Mediterraneo.
Si è elucidato il meccanismo della formazione del ghiaccio nei tessuti
legnosi e si è proposto un indice di stress basato sull’alterazione del
potenziale osmotico cellulare che risulta la causa del dessiccamento in
seguito al danno da gelata Si è inoltre studiata e quantificata la
resistenza al danno da gelata delle specie di eucalitto in rapporto a
periodi di pretrattamento al freddo (hardening). In tal modo si è mostrato
che alcune specie sono in grado di acquisire la capacità di resistenza (E.
gunni , E. dalrympleana) mentre altre sono insensibili a tali trattamenti
(E. globulus, E. x trabutii). (Pubbl 7, 17, 18, 19, 20, 21,
22).
Sempre su
questo tema sono state sviluppate alcune tecniche per la valutazione precoce
del danno da gelata (analisi della conducibilità elettrica della linfa,
rilevazione della temperatura di formazione del ghiaccio, analisi degli
impulsi ultrasonori emessi in seguito al congelamento e disgelamento). Tali
informazioni possono essere impiegate in modo operativo in vivaio per la
determinazione delle provenienze più resistenti (Pubbl. 7, 11, 23, 24,
25).
b) Stress
idrico
Ulteriori studi hanno riguardato le
relazioni idriche ed il loro impatto sulla produttività forestale con
particolare riferimento al trasporto idrico negli alberi forestali (Pubbl.
50, 51, 52, 67, 69, 70). In particolare è stata presentata una sintesi delle
conoscenze più aggiornate sul tema delle relazioni idriche nelle piante
forestali (Pubbl. 10). Un esempio di bilancio idrologico di una cerreta
dell’Italia Centrale è stato presentato mostrando come il governo a ceduo
permette una buona efficienza idrica in ambiente mediterraneo sia per quanto
riguarda la ricarica delle riserve idriche che l’efficienza idrica dei
polloni che possono beneficiare di un apparato radicale di grande estensione
rispetto alla superficie fogliare traspirante (Pubbl. 15).
Da notare in questo settore anche
lo sviluppo di un sistema ad immagini per la visualizzazione del trasporto
idrico nelle cerchie annuali degli alberi forestali (Pubbl. 54). Un
contributo significativo è stata l’applicazione dell’analisi isotopica del
rapporto deuterio/idrogeno dell’acqua di falda e di pioggia al fine di
determinare quale delle due sorgenti venisse utilizzata dalle piante. In due
diverse pubblicazioni (Pubbl 45) viene analizzato un ecosistema a macchia
mediterranea ed un ecosistema alpino (Pubbl. 63). Entrambi gli esperimenti
mostrano come le specie decidue abbiano un apparato radicale più profondo e
fittonante in grado di reperire l’acqua di falda anche d’estate in
condizioni di assenza di piogge (cerro e roverella nel caso mediterraneo e
larice per l’ecosistema alpino), mentre le sempreverdi dipendano in modo più
marcato dalle precipitazioni (leccio, fillirea, lentisco nel caso
mediterraneo e pino silvestre, abete rosso e pino cembro nel caso alpino).
Viene inoltre formulata l’ipotesi ecologica che le specie decidue devono
poter disporre di un apparato radicale profondo al fine di utilizzare acqua
di falda per far fronte alla siccità estiva durante la loro ridotta stagione
vegetativa, mentre le sempreverdi possono rispondere in modo più diretto
alle precipitazioni, in quanto possono modulare le loro attività
traspirative nel corso dell’anno. Infatti le specie sempreverdi possiedono
un apparato stomatico più sensibile alle variazioni di disponibilità idrica
e riescono quindi a regolare i flussi idrici in rapporto alle condizioni
idriche.
c) Interazioni con organismi
patogeni ed inquinamento
Sono stati effettuati studi
sull’impatto di funghi patogeni sulla funzionalità fisiologica del cerro.
L’attività di ricerca in campo ed in laboratorio ha mostrato come lo stress
idrico sia il fattore scatenante il processo di colonizzazione del sistema
vascolare da parte del fungo. Il fungo cresce in vasi embolizzati dallo
stress idrico (in condizioni aerobiche) e da qui si trasferisce rapidamente
lungo il fusto fino agli apici vegetativi. Sono presentate inoltre ipotesi
selvicolturali, in particolare diradamenti, per aumentare l’efficienza di
uso idrico delle singole piante del soprassuolo e prevenire stati di stress
che porterebbero all’innesco della patologia (Pubbl. 48, 49, 55,
74).
Un ulteriore
ricerca ha riguardato l’effetto delle deposizioni acide sulla fotosintesi di
eucalitti, mostrando come l’alterazione dell’epidermide fogliare abbia un
effetto significativo sull’attività fotosintetica anche a valori di acidità
comunemente riscontrabili in natura. (Pubbl. 26).
Analisi
territoriale mediante metodologie innovative di telerilevamento delle
risorse forestali ed implicazioni su scala
regionale
In questo contesto si sono studiate
alcune metodologie innovative, come la possibilità di telerilevamento degli
stati di stress fisiologico mediante la fluorescenza della clorofilla “in
vivo”. Lo studio ha riguardato in particolare la possibilità di
telerilevamento aereo mediante laser dello spettro di fluorescenza di
coperture forestali (Pubbl. 57, 58, 59, 60, 61, 62).
Successivamente si sono anche indagate
metodologie basate su indagini aree multispettrali al fine di determinare la
quantità di biomassa fogliare (Leaf Area Index) che risulta essere correlata
con la produttività delle foreste. (Pubbl. 53, 66). In particolare viene
sviluppato un sensore “ad hoc” per telerilevamento forestale da piattaforma
aerea (Pubbl. 87).
Sono stati affrontati temi riguardanti i processi e le
interazioni tra foreste ed ambiente su scala territoriale, introducendo il
concetto di unità funzionale territoriale (Pubbl. 95, 98, 105, 109). Tale
ricerche hanno avuto applicazioni in alcune regioni di rilevante interesse
forestale come il bacino della Siberia centrale e le regioni alpine
himalayane (Pubbl. 96, 82, 83).
E’ stato presentato un modello per la simulazione del ciclo
dell’acqua in una cerreta. I risultati sono stati utilizzati per studiare
l’effetto di varie ipotesi selvicolturali sulle disponibilità idriche del
soprassuolo (Pubbl. 9,28,29).
Barriere
frangivento
Sono state indagate le relazioni
tra foreste ed atmosfera con particolare riferimento all’effetto delle
barriere frangivento sia sull’intercettazione degli aeresols marini (Pubbl.
41) e l’effetto dei frangivento sul bilancio energetico e la traspirazione
di colture agrarie (Pubbl. 56, 64).
