Densità della chioma e della copertura al suolo, indice di area fogliare

L’indice di area fogliare (LAI: Leaf Area Index) è definito come il rapporto tra la superficie fogliare totale e la superficie del suolo su cui le foglie si proiettano. Per le latifoglie si considera la somma delle superfici, proiettate a terra, della pagina superiore di tutte le foglie di un albero; per le conifere, con foglie aghiformi, si considera l’area di tutta la superficie esposta. La superficie fogliare specifica è definita, invece, come la superficie fogliare per unità di peso delle foglie.

Il valore 0 del LAI corrisponde al suolo nudo (bare ground), mentre il valore per i vari tipi della vegetazione è espresso da un numero positivo, variabile in relazione alla composizione specifica, all’età del popolamento, alle condizioni ambientali e al tipo di gestione del bosco. I valori più frequenti dell’indice di area fogliare sono compresi fra 3 e 7.

Il LAI è un parametro dinamico, variabile di giorno in giorno e, sulla base delle dinamiche del bosco, di anno in anno (Welles, 1990; Welles e Cohen, 1996,). Per il pino silvestre Mencuccini e Grace (1996) identificano il culmine dell’area fogliare intorno a 30 anni (LAI = 4), il valore si riduce fino al 50%, rispetto al massimo, a 60 anni. Per il pino domestico di San Rossore i valori del LAI variano poco tra i 30 e 90 anni, mentre le pinete con più di 100 anni presentano una riduzione del 26-29% rispetto al valore a 30 anni (Raddi, 2005).

Il LAI rappresenta un importante indice per il calcolo della Produttività Primaria Netta (PPN), e quindi può fornire informazioni sulla capacità di immagazzinamento di CO₂ delle piante; inoltre, trova applicazione nei modelli SVAT (soil-vegetation-atmosphere transfer) e nei GCM (global circulation models). Recenti ricerche hanno dimostrato che il LAI è un potente indicatore, insieme alla copertura delle chiome, per la stima della biomassa legnosa ottenuta con dati da immagini da satellite (Suganuma et al., 2005).

Per la misurazione del LAI esistono metodologie dirette ed indirette (Gower et al., 1999; Jonckheere et al., 2004).

Metodi diretti

Si tratta di metodi molto accurati, ma estremamente dispendiosi in termini di tempo e mezzi.

La raccolta di un ampio campione di foglie e il successivo calcolo del LAI per singola foglia o aree cumulative conduce a risultati validi per la calibrazione di strumenti e per analisi con i metodi indiretti (Cutini et al., 1998).

La metodologia per campionamenti distruttivi implica la scelta di un’area di saggio rappresentativa del popolamento. L’analisi delle foglie viene condotta previo abbattimento di alcuni alberi o raccolta delle foglie nel periodo autunno-invernale, e successiva analisi tramite tecniche di calcolo planimetriche o gravimetriche. Il metodo planimetrico richiede la perimetrazione dei bordi della foglia per calcolarne la superficie. A tal fine esistono software (a esempio, WINFOLIA http://www.regentinstruments.com/products/folia/FOLIA.html) che tramite scansione possono rilevare tutti i parametri fogliari necessari al calcolo del LAI.

Il sistema gravimetrico rapporta la superficie fogliare al peso secco della foglia.

Metodi indiretti

Nei metodi indiretti, il LAI è derivato da osservazioni di altre variabili. Sono metodi generalmente più veloci, passibili di automatizzazione, in grado di fornire informazioni su larga scala. I metodi di stima indiretta del LAI applicabili in situ possono suddividersi in due gruppi: 1) misurazione per contatto indiretto; 2) misurazioni senza contatto.

I metodi indiretti per contatto comprendono il metodo definito Inclined point quadrat: una asta a sezione quadrata è inserita all’interno della chioma secondo un determinato angolo, per la determinazione dell’indice si conta il numero di contatti dell’asta con rami e foglie verdi. L’angolo di inclinazione dell’asta condiziona il numero di contatti: quando il rilievo è limitato ad un solo campione è opportuno applicare un angolo di inclinazione pari a 32,5°. Il LAI è poi stimato con la seguente formula (Lemeur, 1973):

L = 1.1 N (32.5)

dove N (32.5) è il numero di contatti con un elevazione di 32,5°.

Mediante funzioni allometriche la superficie fogliare è messa in relazione alle variabili dimensionali dell’albero che portano la biomassa fogliare verde. La relazione si basa sui dati ottenuti attraverso metodi distruttivi di campionamento (Gower e Norman, 1991; Smith et al., 1991; Jonckheere et al., 2005). In Italia, recenti applicazioni di equazioni allometriche per il calcolo del LAI sono state condotte nelle foreste del Fruili Venezia Giulia (Alberti et al., 2005).

Tra i metodi di misurazione indiretti senza contatto, i metodi ottici sono in continua evoluzione. Si tratta di metodi basati sulla legge Beer-Lambert, che tiene conto del fatto che il totale della radiazione intercettata dallo strato delle chiome dipende dalla incidenza della radianza, dalla struttura delle chiome e da proprietà ottiche. Si effettuano pertanto misurazioni della trasmissione di radianza,totale, diretta e/o diffusa, a livello del suolo, tramite strumenti laser o dotati di sensori radiometri. Negli ultimi decenni sono stati sviluppati sensori in grado di fornire dati estremamente precisi e, in parallelo, sono stati predisposti software in grado di operare analisi di immagine da foto analogiche e digitali, realizzate con ottiche fish eye  o simili. Il software WINSCANOPY (vd. http://www.regentinstruments.com/products/Scanopy/Scanopy.html) è tra i più diffusi e utilizza immagini scansite o acquisite tramite apposita strumentazione costituita da un sensore ad alta definizione posizionato su un giroscopio (Ding et al., 2005).