Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/3137
Title: Effects of climate on deadwood decomposition dynamics and interaction with the soil in Apennine and Alpine beech forests
Other Titles: Gli effetti del clima sulle dinamiche di decomposizione del legno morto ed interazione con il suolo nelle faggete Appenniniche ed Alpine
Authors: Fravolini, Giulia
Keywords: Deadwood;Mountain forests;Decay progression;Lignin;Cellulose;Soil;Legno morto;Foreste montane;Decomposizione;Cellulosa;Lignina;Suolo;BIO/07
Issue Date: 6-May-2017
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi dei dottorato di ricerca. 29. ciclo
Abstract: 
Forests contribute to the sequestration of organic C and a key issue in C cycling in
forest ecosystems can be linked to deadwood dynamics. Deadwood and litter act as
important linkages between forest productivity and current community, and ecosystem
processes. In forest ecosystems, coarse woody debris (CWD) influences the nutrient
cycling, humus formation, carbon storage, fire frequency, water cycling and it
represents also a habitat for many organisms. While a broad range of literature about
CWD decay (above-ground) already exists, mechanisms describing the incorporation of
the woody necromass into humus forms are rather poorly investigated.
The objectives of this thesis are focused on providing a deeper understanding of
deadwood decay processes in forest ecosystems located in the Mediterranean and
Alpine montane areas. Moreover, this research project investigates the relationship
between deadwood decay, altitude and exposure, exploring the decomposition timing in
Apennine and Alpine forests, with the main aim to deeper understand the deadwood
decay processes in these climatic contexts.
In detail, the organic matter integration into the soil was investigated, focusing on the
CWD decay and its incorporation in the soil organic matter (SOM) through the analysis
of the wood biochemical compounds and soil chemical composition.
A climosequence approach was used to investigate the decay processes, comparing
along sites located on north- and south-facing slopes, at different elevations. An
accurate sampling configuration and experimental procedure was set up: at each site of
the climosequence, a field experiment using soil mesocosms (PVC tubes with
deadwood inside) was tested. Data were collected in Apennine (Fagus sylvatica) and
Alpine (Picea abies) forest types, in order to assess the variation of chemical and
biochemical compounds in CWD during the decay progression. Lignin and cellulose
amounts were quantified in 5 different decay stages of CWD in the Alpine sites (Picea
abies and Larix decidua).
Results showed that CWD decompose differently between Alps and Apennines,
depending on the tree species, climate factors and soil composition. In detail, CWD of
Fagus sylvatica decays very fast, while CWD decay progression of Picea abies is
lower, as demonstrated by the analysis of lignin and cellulose in the different 5 decay
stages.
In conclusion, these results represent a contribution to the knowledge on CWD decay
progression in Mediterranean and Subalpine forest ecosystems. However, further
studies are needed to deeper explore the factors influencing the deadwood decay rates,
in order to clarify the role of deadwood in contributing to the overall forest functioning
at different scales.

Le foreste contribuiscono al sequestro del C organico e le dinamiche di decomposizione
della necromassa ricoprono un ruolo chiave nel ciclo del C negli ecosistemi forestali. Il
legno morto e la lettiera agiscono come link importanti tra la produttività forestale, le
comunità attuali ed i processi ecosistemici. Negli ecosistemi forestali, il coarse woody
debris (CWD, necromassa grossolana) influenza il ciclo dei nutrienti, la formazione di
humus, lo stoccaggio del carbonio, la frequenza degli incendi, il ciclo dell’acqua e
rappresenta anche un habitat per molti organismi. Mentre esiste già un’ampia gamma di
letteratura riguardante la decomposizione del CWD (sopra il suolo), i meccanismi che
descrivono l’incorporazione della necromassa legnosa nelle forme di humus sono poco
conosciuti.
Gli obiettivi di questa tesi sono volti a fornire una conoscenza maggiore dei processi di
decomposizione della necromassa negli ecosistemi forestali situati in aree montane
Mediterranee ed Alpine. Inoltre, questo progetto di ricerca ha studiato le relazioni tra la
decomposizione del legno morto, l’altitudine e l’esposizione, analizzando i tempi di
decomposizione nelle foreste Appenniniche ed Alpine, con il principale scopo di capire
maggiormente i processi di decomposizione della necromassa in questi contesti
climatici.
Nel dettaglio, è stata studiata l’integrazione della materia organica nel suolo,
concentrando l’attenzione sulla decomposizione del CWD e sulla sua incorporazione
nella materia organica del suolo (SOM), attraverso le analisi delle componenti
biochimiche del legno e la composizione chimica del suolo.
E’ stato utilizzato un approccio basato sulla climosequenza per studiare i processi di
decomposizione, confrontando siti con diverse esposizioni, a diverse altitudini. E’ stato
eseguito un campionamento accurato, basato su una procedura sperimentale: in ogni sito
della climosequenza, sono stati usati i mesocosmi (tubi in PVC con/aventi all’interno
legno morto) per realizzare un esperimento sul campo. I dati sono stati raccolti in
diverse tipologie forestali Appenniniche (Fagus sylvatica) e Alpine (Picea abies), per
valutare la variazione dei componenti chimici e biochimici del legno durante il
progredire della decomposizione. Sono state inoltre misurate le quantità di lignina e
cellulosa nei 5 diversi stadi di decomposizione del CWD nei siti Alpini (Picea abies e
Larix decidua).
I risultati mostrano che il CWD si decompone diversamente tra le Alpi e gli Appennini,
a seconda della specie arborea, dei fattori climatici e della composizione del suolo.
Nel dettaglio, il CWD del Fagus sylvatica si decompone molto velocemente, mentre la
decomposizione del Picea abies è lenta, come dimostrato dalle analisi di lignina e
cellulosa nei 5 stadi di decomposizione.
In conclusione, questi risultati rappresentano un contributo alla conoscenza della
progressione della decomposizione del CWD negli ecosistemi forestali Mediterranei e
Subalpini. Comunque, necessitiamo di altri studi per conoscere più a fondo i fattori che
influenzano i tassi di decomposizione della necromassa, e per spiegare il contributo che
il legno morto fornisce alle funzioni delle foreste, a diverse scale.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
URI: http://hdl.handle.net/2067/3137
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