Biomassa epigea

La biomassa di una cenosi forestale è definita dal peso allo stato secco di tutti gli organismi che in un dato momento sono presenti nella comunità stessa (Bernetti, 2005). La componente della biomassa riferita ai soli alberi forestali è definita biomassa arborea, formata da biomassa epigea e ipogea.

La stima della biomassa arborea è di particolare rilevanza per approntare una gestione sostenibile delle risorse forestali e per le conoscenze relative ai flussi energetici e di nutrienti che si sviluppano in un ecosistema forestale. La Convenzione quadro sui cambiamenti climatici (UNFCCC), e in particolare il Protocollo di Kyoto, riconoscono la capacità fissativa di carbonio atmosferico attraverso i cosiddetti serbatoi forestali e sottolineano la necessità di monitorare, preservare e aumentare gli stock di carbonio, dal momento che l’assorbimento del carbonio atmosferico da parte delle foreste è considerato un meccanismo di mitigazione dei cambiamenti climatici.

Per quanto riguarda la stima della biomassa arborea, le metodologie applicabili differiscono a seconda degli obiettivi, degli errori tollerabili, dei dati disponibili, della scala di riferimento, ecc.

I metodi distruttivi prevedono l’abbattimento di alberi per il calcolo della biomassa presente in un dato momento su una data superficie. I rilievi ordinari per la stima del volume di un soprassuolo in piedi sono integrati dai rilievi campionari sull’incidenza delle ramaglie, delle foglie, dei frutti e degli apparati radicali. I metodi distruttivi sono i più accurati per la stima della biomassa, ma implicano un notevole dispendio di tempo e costi elevati, e sono applicabili limitatamente a piccole aree o a alberi campione.

Tra i metodi diretti è compreso il metodo degli alberi modello, concettualmente simile a quello applicato per la stima del volume legnoso. Per l’applicazione di questo metodo è preferibile stratificare il popolamento da analizzare in base alle classi dimensionali e esaminare più alberi modello per ogni strato, secondo la variabilità riscontrata. Su ciascun albero si procede, in genere, come segue:

1. rilievo del diametro a petto d’uomo e dell’altezza totale del fusto arboreo;
2. determinazione del volume del fusto mediante cubatura per sezioni;
3. determinazione del volume dei rami più grossi mediante cubatura per sezioni;
4. determinazione della densità basale di fusto e rami grossi su un campione di rotelle prelevate da queste componenti;
5. determinazione della biomassa del fusto e dei rami moltiplicando il loro volume per la densità basale;
6. determinazione del peso fresco delle altre componenti arboree epigee (ramuli, apparati fogliari, frutti, ecc.);
7. stima del rapporto tra peso secco e peso fresco su un campione adeguatamente selezionato per ciascuna componente; il peso secco (anidro) viene determinato previa essiccazione in stufa, secondo il metodo delle pesate successive;
8. determinazione della biomassa di ramuli, apparati fogliari, ecc. moltiplicando il loro peso fresco per il rapporto peso secco /peso freso;
9. stima della biomassa arborea epigea sommando la biomassa stimata per le singole componenti (fusto, rami, ramuli, apparati fogliari, frutti ecc.).

Sono stati messi a punto vari metodi per la stima campionaria della biomassa epigea sui singoli alberi modello: tra quelli di maggior efficacia, si cita in particolare il metodo RBS (Random Branch Sampling).

Gli alberi modello sono utilizzati, frequentemente, per mettere a punto equazioni di predizione delle varie componenti della biomassa (equazioni allometriche), a partire da variabili dendrometriche di facile rilievo (Calamini e Gregori, 2001; Alberti et al., 2005), quali diametro a petto d’uomo e, meno frequentemente, altezza totale del fusto. Tra i modelli di riferimento, il più usato è quello potenziale (Brown, 2002):

B= aD^b

dove B è la massa secca di un determinato componente arboreo, D è il diametro a 1,30 m.

I parametri a e b sono coefficienti variabili in relazione alla specie, età del popolamento, qualità della stazione, caratteristiche climatiche, ecc. (Zianis e Mencuccini, 2004).

Molteplici sono le esperienze condotte al fine di sviluppare equazioni allometriche di validità generale o specifiche per zone ecologiche o per specie. In genere, è preferibile adottare equazioni differenziate per specie, dal momento che alberi di specie diverse possono differire significativamente per forma e densità del legno (Ketterings et al., 2001).

Zianis et al. (2005) hanno recentemente pubblicato una monografia che raccoglie oltre 600 equazioni per la stima della biomassa dei diversi componenti, sviluppate in Europa per differenti specie; la maggior parte delle equazioni riportate si riferisce comunque alla stima della biomassa epigea. In Italia le ricerche in questo settore sono ancora limitate. Tra le altre, sono state sviluppate equazioni allometriche con riferimento alle seguenti specie: corbezzolo (Brandini e Tabacchi, 1996), eucalitti (Menguzzato, 1988), faggio (Calamini e Gregori, 2001), pini mediterranei (Baldini et al., 1989) douglasia (Menguzzato e Tabacchi, 1986), leccio (Susmel et al., 1976), frassino e olmo (Alberti et al., 2005).

Il ricorso a equazioni allometriche, in grado di mettere in relazione la biomassa con attributi dendrometrici facilmente misurabili, è il metodo più usato per studi a livello operativo per la stima della biomassa di popolamenti forestali.

Stime accurate dell’accumulo di biomassa in ecosistemi forestali, a livello regionale o nazionale, sono rese possibili dalla disponibilità di dati inventariali. Sono ormai ben definiti e testati sperimentalmente, gli schemi di campionamento e le modalità di rilievo in campo più idonee ai fini della stima della biomassa (Brown, 2002; Ponce- Hernandez, 2004). In realtà, non esistono misure di biomassa in campo su vasta scala, se non limitate eccezioni (Gracia et al., 1997). Pertanto, i dati inventariali sono prevalentemente trattati con tecniche di conversione che trasformano i valori di volume dendrometrico in valori di biomassa totale.

Oltre ai dati inventariali, Pilli e Anfodillo (2006) propongono l’utilizzo di dati assestamentali, opportunamente armonizzati su scala spaziale e temporale, per la realizzazione di un database adeguato alla successiva applicazione di equazione allometriche.

L’uso di immagini telerilevate, anche multi-temporali, che integrano i dati ottenuti a terra, può incrementare l’accuratezza della stima della biomassa, riducendo i costi operativi. Esperienze in proposito sono diffuse (Chiesi et al., 2005; Suganuma et al., 2005; Hall et al., 2006). Un altro importante contributo per la stima della biomassa epigea può inoltre derivare da applicazioni della tecnologia LiDAR, particolarmente utile per rilevare misure ipsometriche o la struttura verticale (Bortolot e Wynne, 2005; Lefsky et al., 2005).