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Title: Definizione e delimitazione delle Regioni di Provenienza delle specie forestali presenti nei boschi del Lazio e caratterizzazione dei soprassuoli da inserire nel Registro Regionale dei materiali di base
Other Titles: Definition and delimitation of Regions of Provenance for Latium forest species and characterization of seed stands to include in the Regional Basic Material Registry
Authors: Vessella, Federico
Keywords: Regioni di Provenienza;Regione Lazio;Boschi da seme;Pino domestico;Regions of Provenance;Latium;Seed stands;Stone pine;AGR/05
Issue Date: 11-Mar-2011
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 23. ciclo
Abstract: 
La definizione di biodiversità può avere diverse interpretazioni, ma generalmente con questo
termine si indica l’insieme delle specie presenti in un ecosistema: ad una maggior numero di esse,
corrisponde una maggiore stabilità del sistema. A livello di specie, la biodiversità è principalmente
correlata alle differenze genetiche tra individui; un ricco patrimonio genetico intra-specifico
garantisce un ampio spettro di risposte alle pressioni ambientali. D’altro canto, popolazioni con
scarsa biodiversità genetica tendono a rispondere in maniera univoca a condizioni di stress, dunque
presentandosi più vulnerabili ad essi. Questo fenomeno è particolarmente enfatizzato in contesti di
pressione antropica e climate change, specialmente a scala regionale o locale.
Individui, popolazioni ed ecosistemi sono strettamente collegati tra loro, ed interagiscono
nel mantenimento degli equilibri dei macro sistemi, sia paesaggistici, che socio-economici. Di
conseguenza, il mantenimento della biodiversità deve essere garantita attraverso misure attive di
conservazione implementate dalle più recenti ed innovative tecniche e politiche di settore. Per molte
specie forestali, questo significa sollecitare la sensibilità sullo sviluppo di nuovi ed efficienti
strumenti operativi da integrare con le tradizionali strategie di gestione, ad esempio la
conservazione in situ ed ex situ del patrimonio forestale.
Considerando queste premesse, un tale strumento potrebbe certamente essere identificato
nella definizione e delimitazione delle Regioni di Provenienza, promosse dall’Unione Europea
attraverso la Direttiva 105/99. I principali metodi finora utilizzati si riferiscono all’utilizzo di
parametri ecologici (pedologici, fitoclimatici, ecc.), come descrittori di contesti ecologici omogenei
a livello spaziali, quindi identificanti eco provenienze per ogni specie forestale come conseguenza
della differenziazione evolutiva secondo i principi della selezione naturale. Tali eco regioni
forniscono un quadro di sintesi relativo ad un territorio che, suddiviso in aree ecologicamente
omogenee, garantisce l’identificazione dei soprassuoli idonei dai quali prelevare il materiale di
propagazione di base, ossia coni, frutti e sementi, parti di piante ottenute da propagazione agamica,
embrioni, ecc. Tra i soprassuoli vengono anche contemplati i cosiddetti boschi da seme, le
piantagioni, il materiale parentale derivante da incroci, nonché i cloni.
Ad oggi molti Paesi dell’Unione Europea hanno promosso dei metodi per determinare le
Regioni di Provenienza, basandosi principalmente sulla suddivisione del territorio secondo criteri
chimico-fisici; questa scelta è intrinsecamente motivata dal fatto che di tali parametri si ha un ricco
database informativo derivante dai molti anni di studio del territorio. Come risultato, ogni Paese ha
delimitato con rigidi confini le proprie zone ecologicamente omogenee. Tale approccio rappresenta
sicuramente un primo passo fondamentale nel soddisfare appieno i requisiti presenti nella Direttiva
105/99, per quanto uno studio più approfondito viene incoraggiato per identificare le Regioni di
Provenienza per ogni specie forestale. Alcuni Paesi come la Francia, la Spagna o la Germania
stanno lavorando in questa direzione da circa 15 anni, mentre l’Italia è ancora qualche passo
indietro.
In particolare, la posizione italiana è anche condizionata dal regime giuridico che demanda
le competenze in tema di ambiente dal governo centrale alle Regioni. Il risultato è che la
suddivisione del territorio italiano in Regioni di Provenienza per le specie forestali è ancora
incompleto o fermo allo stadio preliminare.
Lo scopo principale di questo lavoro è stato, quindi, l’applicazione del metodo ampiamente
utilizzato in Europa, adeguatamente arricchito con nuovi parametri chimico-fisici e fitoclimatici,
per definire le Regioni di Provenienza valide per le specie forestali della Regione Lazio. Un primo
passaggio ha interessato la raccolta e l’analisi dei dati presenti circa la caratterizzazione territoriale,
in modo da poter selezionare le variabili ecologiche ed ambientali maggiormente rappresentative
nel definire delle eco provenienze. Successivamente, in accordo con l’Allegato I della L.R. 39/2002,
28 specie di interesse forestale sono state scelte e mappate sul territorio. Tra queste, 10 specie sono
state descritte con una puntuale carta della distribuzione, mentre per le rimanenti 18 specie un areale
quantitativo è stato ricostruito dalle informazioni raccolte secondo un criterio di presenza/assenza
applicato ad una scala 1:10000.
A causa della necessità di identificare dei boschi da seme per queste specie, tali per cui vi
fossero già delle condizioni di tutela a livello legislativo, solo la superficie forestale regionale che
insiste all’interno delle aree protette è stata presa in considerazione. Un dossier cartografico di 432
mappe è stato realizzato a partire dalle informazioni precedentemente illustrate e correlato con delle
informazioni di carattere statistico circa l’estensione ed il numero di siti per ogni specie, per ogni
area protetta del Lazio. Allo stesso tempo, uno studio pilota è stato condotto sul pino domestico
(Pinus pinea L.) in modo da completare il processo richiesto dalla Direttiva Europea e giungere
dall’individuazione delle Regioni di Provenienza fino alla selezione dei soprassuoli candidati ad
essere inseriti nel Registro regionale dei Boschi da Seme. Lo sviluppo di questa parte del lavoro ha
richiesto un monitoraggio di tutte le principali pinete litoranee laziali, con la raccolta delle
informazioni di carattere strutturale e dendrometrico. I risultati hanno composto un ulteriore dossier
cartografico, questa volta dedicato al pino domestico, con informazioni relative alle singole pinete
studiate. La sovrapposizione della distribuzione puntuale del pino domestico con la carta
precedentemente realizzata delle Regioni di Provenienza, o più precisamente “Regioni di Raccolta”,
unitamente alle considerazioni derivanti dalle indagini in campo, ha permesso di identificare due
zone (denominate “Litorale” e “Lauretum caldo”) dalle quali sono stati scelti rispettivamente i
boschi di Castelporziano e della Foresta Demaniale del Circeo come migliori candidati a boschi da
seme.
Di questi soprassuoli sono state altresì redatte delle proposte di gestione, da indirizzare
all’Assessorato all’Ambiente della regione Lazio, in modo da completare le linee guida per la
conservazione, amministrazione e certificazione del materiale di base da utilizzare nei piani di
restauro ambientale o di rimboschimento.
Infine, la multidisciplinarietà del presente lavoro ha offerto degli spunti di indagine paralleli
ma strettamente inerenti le problematiche descritte in precedenza, che hanno condotto a delle
ulteriori sperimentazioni confluite in altrettante pubblicazioni di carattere internazionale. In
particolare, prendendo spunto dalle metodologie impiegate per la definizione delle Regioni di
Provenienza secondo parametri chimico-fisici, è stata testata la possibilità di giungere ad un simile
risultato partendo però dall’analisi di alcune risposte biologiche. In tal senso, uno studio ha
interessato l’utilizzo combinato della dendroecologia e dell’attività fenologica delle foreste laziali
per arrivare alla delimitazione di quattro Regioni di Provenienza, attraverso le analisi PCA e di
cluster, basate solo sulle risposte bioclimatiche. Per la caratterizzazione dendroecologica dei
soprassuoli forestali si è fatto riferimento ad una network che ha il faggio come specie pilota,
mentre i modelli fenologici sono stati quantificati utilizzando il segnale espresso dall’attività
fotosintetica attraverso l’NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Attraverso uno studio
da remoto con sistemi GIS si è ottenuto una corrispondenza tra risposte dendroecologiche e
fenologiche tale per cui è stato possibile delimitare delle Regioni di Provenienza basate sulla
risposta delle piante al clima.
Un secondo approfondimento ha interessato la possibilità di includere in un innovativo
strumento operativo per il rimboschimento ed il restauro ambientale, i principi teoretici alla base
delle Regioni di Provenienza. Tale tecnica di rimboschimento è stata identificata nel metodo
Miyawaki, la quale, mai testata in Europa, è stata oggetto di indagine per verificarne la reale
efficacia nel contesto Mediterraneo. L’esperimento è stato condotto in Sardegna ed i risultati
incoraggiano l’uso di tale metodo nel nostro contesto ambientale, in particolare perché risponde
appieno alle raccomandazioni circa il reperimento del materiale di base della Direttiva Europea,
inoltre, è stato verificato come il suo utilizzo possa essere efficace anche in zone dove le
tradizionali tecniche di rimboschimento hanno fallito in precedenza. I principali vantaggi
interessano il mantenimento di un alto tasso di biodiversità rispetto ai tradizionali metodi e la
capacità delle cenosi vegetali che vengono a costituirsi di evolversi senza l’intervento assistito
dell’uomo. Questo si traduce in un’interessante riduzione del costo di gestione dei siti rimboschiti,
oltre ad una possibilità operativa aggiuntiva per tutti gli esperti di settore che operano nell’ambiente
Mediterraneo.

The definition of biodiversity can have many interpretations, but generally refers to the
amount of species occurring in an ecosystem: more species, greater stability. At species’ level,
biodiversity is mainly related to the genetic differences between individuals; a rich intra-specific
gene pool means a wide range of responses to environmental strains. On the other hand, populations
with low genetic diversity tend to respond evenly to stress conditions, thus having more difficulties
to face currently growing disturbances driven by anthropic pressure and climate change, especially
on local and regional scales.
Individuals, populations and ecosystems are tightly linked and interact to maintain landscape
stability, large socio-economic systems and man’s health. As consequence, biodiversity
maintenance should be carried out with active conservation measures implemented with the most
recent progress in techniques and policies. For forest species, this implies awareness of the
availability of new and efficient tools to comply with traditional strategies, such as tree populations
management at their natural sites within the environment to which they are adapted (in situ) and
artificial, but dynamically evolving populations, elsewhere (ex situ).
Under these circumstances an operative tool could certainly be the definition and
delimitation of Regions of Provenance, promoted by the European Directive 105/99. The main
methods involved the use of ecological parameters (e.g. pedological, phytoclimatic), presumed to be
homogeneous within each area, thus identifying ecoprovenances for a species as a consequence of
evolutionary differentiation according to the effects of natural selection. They provide a framework
for specifying sources of forest reproductive material, i.e. cones, fruits and seeds, all parts of plants
obtained by vegetative propagation, including embryos and plants produced from any of these. The
plant material from which the forest reproductive material is derived includes seed stands, seed
orchards, parent material held by tree breeders in archives, individual and mixtures of clones.
Nowadays, many European countries are promoting methods to detect Regions of
Provenance, mainly based on chemiophysical parameters, because of the data availability across
years of land monitoring. As result, each country has been divided in several ecologically
homogeneous sub-zones, with fixed boundaries. This could be represent a preliminary approach to
full-fill the Directive’s requirements, but a deeper study is encouraged to focus on each forest
species for which Regions of Provenance are required. Some countries, as France, Spain or
Germany are working since 15 years to provide these results, while Italy is still many steps
backward.
In particular, the Italian position is partially due to its jurisdiction that devolve power in
terms of environmental policy from the central Government to the Regional departments. As
consequence, the definition of Regions of Provenance in our country is still incomplete and in many
cases at preliminary stages.
In the present work, the main goal was to assess a method based on ecological parameters,
like in other European scenarios, to define and delineate Regions of Provenance for Latium in order
to establish seed stands for selected forest species. A first step regarded data collection and analysis
to create the set of most representative chemiophysical variables to point out ecoprovenances; than,
distribution ranges of 28 forest species listed as natural and/or autochthonous for Latium have been
obtained from remote analysis of cartographic dataset or from previous studies. During this process,
10 species were fully mapped, and for the remaining 18 species quantitative ranges were performed
at 1:10000 scale level, with information on presence/absence.
Because of the need to identify seed stands of these species that could also benefit from
legislative pre-existing conditions, only forest surface within protected areas was taken into
account. Totally, a cartographic dossier of 432 maps was produced with information about the
number of sites and hectares for study species in each protected areas of Latium. At the same time,
a case study was afforded to complete the process from the definition of Regions of Provenance up
to seed stands identification. Domestic pine (Pinus pinea L.) stands across Latium coasts were
monitored. Forest stands were mapped, dendrometric and structural characteristics were recorded
during field surveys and detailed information about each stand were summarized in a specific map
set. Overlapping distribution range of domestic pine to the Regions of Provenance previously
performed, two zones were identified as containing all the stands and another one was added
because of the occurrence of one population on the buffer zone. Finally, two pine forests were
chosen as candidate to become seed stands, in order to get one stand for each Region
(Castelporziano for Region 12 “Litorale”, and Foresta del Circeo for Region 9 “Lauretum caldo”).
Forest management proposals were also carried out for these forests, to accomplish guide
lines for the Envirnomental Directorate of Latium in order to perform the best practices to protect
and maintain seed stands and provide certified base material for reforestation programs.
Moreover, mutual points of interest risen up during this work gave the chance to delve into
the present methodologies and theoretical ideas in order to approach innovative and practical tools,
that could be considered as advanced experiments. In particular, a first investigation point out the
use of combined dendroecological and phenological analysis to define Regions of Provenance by
biological parameters. Previous dendroclimatic research demonstrated the relationship between
plant growth and climatic parameters; in Latium, similar bioclimatic responses from different forest
stands growing at similar elevations were statistically grouped into three homogeneous altitudinal
belts using principal component analysis and hierarchical cluster analysis. Phenological patterns of
forest species were quantified using the photosynthetic activity signals expressed in the normalized
difference vegetation index (NDVI). Through a beech tree-ring network, NDVI was compared with
dendroecological results using Geographical Information System analysis, obtaining high
correspondence in overlapping, and underlying the relevance of altitude as a main factor defining
homogeneous spatial vegetation dynamics, thus delimiting ecological Regions of Provenance based
on tree responses to climate.
At the same time, a tentative study was assessed to find a reforestation approach that include
in its theoretical principles the concept of Region of Provenance as an ecologically homogeneous
well-delimited zone. The effectiveness of the Miyawaki method, never tested in Mediterranean
environments was experimented in Sardinia, and point out the possibility to adopt sustainable
techniques in principle with the declarations of the European Directive 105/99, in sites where
traditional reforestation approach failed.
The Miyawaki method has been applied in the Far East, Malaysia, and South America;
results have been very impressive, allowing quick environmental restorations of strongly degraded
areas. However, these applications have always been made on sites characterized by high
precipitation, but never in context with summer aridity and risk of desertification. Results obtained
2 and 11 years after planting are positive: having compared the traditional reforestation techniques,
plant biodiversity using the Miyawaki method appears very high, and the new coenosis (plant
community) was able to evolve without further operative support after planting. Therefore, the
implementation of supplementary technique along with cost reduction might provide a new and
innovative tool to foresters and ecological engineering experts for Mediterranean environmental
reforestation program.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2511
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