Climate change alters forest ecosystems’ growth and productivity, and modifies species composition and distribution. Information on responses of forest resources to climate change is fundamental. Detecting and understanding the dynamics of most resilient and resistant forest ecosystems to climate change is important to prepare suitable forest policies towards improving adaptation. Similarly, predicting the impacts of climate change on tree species evolution over the time is extremely important. The present work is structured in three chapters focusing on: (i) assessing the differences in terms of growth, water use efficiency, and climate sensitivity between pure and mixed beech and scots pine stands; (ii) evaluating the differences in terms of growth, water use efficiency, and interactions between mixed pedunculate oak-alder and pedunculate oak pure stands; (iii) analyzing the impacts of climate change in 34 beech forest stands as a basis to develop a model framework able to predict the effects of climate change in different contexts. The results from the first work proved a higher growth trend and a more efficient use of water in pure than in mixed plot. However, the responses of trees to periods of less favorable weather conditions for growth may be distorted by other factors that play an equally decisive role. In particular, in our case, forest management (namely thinning) would have interfered with the purely climatic effects, and in addition, the magnitude of the climatic stress has not been as such to result in evident variations of the tree ring chronologies. The second work highlighted that mixing pedunculate oak with alder positively influenced the growth, productivity, and water use efficiency. The nitrogen-fixing characteristics of alder were demonstrated to be an advantage for the pedunculate oak, which registered higher performances in comparison with the monoculture. However, the interactions among the species were found to be variable and dynamic over the time due to changes in resources’ availability, and modifications of the site conditions (structural and/or environmental). In the third work, a methodology to estimate climate impacts at regional scale by using models to evaluate the most representative drought index and implement prediction growth tests, was explored. This methodology will be the basis to develop a Sectorial Information System (SIS), containing interactive tools that will help users to explore future climate scenarios, and impacts on forests (e.g. beech forests). Further than an increased knowledge, the present work contributes to improve the effectiveness of mitigation and adaptation policies, through facilitating the adoption of a resilient forest management.

Il clima sta cambiando e questo ha conseguenze a livello mondiale. L’impatto dei cambiamenti climatici sulle foreste implica alterazioni nell’accrescimento e produttività, e in modificazioni della composizione e distribuzione delle specie. Divengono quindi fondamentali le informazioni sulla risposta del patrimonio forestale al cambiamento climatico. L’individuazione e la comprensione delle dinamiche dei sistemi forestali più resistenti e resilienti ai repentini cambiamenti climatici sono importanti per l’elaborazione di politiche forestali idonee a favorirne l’adattamento come altrettanto rilevante risulta la capacità di predire gli impatti dei cambiamenti climatici sull’evoluzione delle specie forestali. Il lavoro è strutturato in tre capitoli in cui si sono indagate: i) le differenze in termini di crescita, efficienza d’uso dell’acqua e sensitività al clima in popolamenti puri e misti di faggio e pino silvestre; ii) le differenze in termini di produttività, efficienza d’uso dell’acqua ed interazioni nella consociazione tra farnia e ontano napoletano rispetto alla monocoltura di farnia; iii) le analisi degli impatti del cambiamento climatico su 34 siti di faggio con l’obiettivo di contribuire alla creazione di un ambiente modellistico che possa aiutare a predire gli effetti dei cambiamenti climatici su specie vegetali in vari contesti territoriali. I risultati della prima ricerca hanno evidenziato un trend di crescita più elevato e un uso dell’acqua più efficiente nei plot puri rispetto al plot misto. Tuttavia, bisogna tener conto che le risposte degli alberi a periodi di condizioni climatiche meno favorevoli alla crescita possono essere distorte da altri fattori, che giocano un ruolo altrettanto decisivo. In particolare, nel nostro caso, gli interventi di gestione (diradamenti e/o utilizzazioni parziali) hanno interferito con gli effetti puramente climatici, ed inoltre, la magnitudo dello stress climatico non è stata tale da risultare in variazioni evidenti nell’andamento delle cronologie. La seconda ricerca ha evidenziato i benefici della consociazione tra farnia ed ontano napoletano in termini di crescita, produttività ed efficienza d’uso dell’acqua. Le caratteristiche azotofissatrici dell’ontano si sono rivelate un vantaggio per la farnia, che ha registrato performance superiori nel misto rispetto alla monocoltura. Tuttavia le interazioni tra le due specie si sono dimostrate mutevoli e dinamiche nel tempo a causa di cambiamenti nella disponibilità delle risorse e modificazioni delle condizioni del sito (strutturali e/o ambientali). Nella terza ricerca si è esplorata una metodologia per la stima degli impatti climatici a scala regionale con l’utilizzo di modelli per la valutazione dell’indice di siccità più rappresentativo ed implementazione di test predittivi di crescita. Lo studio, ancora in corso, consentirà, una volta testati e validati i risultati, di costituire un SIS (Sectorial Information System) con tools interattivi che guideranno l’utente nell’esplorazione degli scenari climatici futuri e degli impatti sulle foreste. Il lavoro, oltre a un incremento conoscitivo, contiene elementi che possono contribuire al miglioramento dell’efficacia delle politiche di adattamento e mitigazione dei cambiamenti climatici, facilitando l’adozione di una gestione forestale resiliente.

Dinamiche di crescita, sensitività climatica ed efficienza d'uso dell'acqua in specie forestali

CONTE, Emanuele
2017-05-03

Abstract

Il clima sta cambiando e questo ha conseguenze a livello mondiale. L’impatto dei cambiamenti climatici sulle foreste implica alterazioni nell’accrescimento e produttività, e in modificazioni della composizione e distribuzione delle specie. Divengono quindi fondamentali le informazioni sulla risposta del patrimonio forestale al cambiamento climatico. L’individuazione e la comprensione delle dinamiche dei sistemi forestali più resistenti e resilienti ai repentini cambiamenti climatici sono importanti per l’elaborazione di politiche forestali idonee a favorirne l’adattamento come altrettanto rilevante risulta la capacità di predire gli impatti dei cambiamenti climatici sull’evoluzione delle specie forestali. Il lavoro è strutturato in tre capitoli in cui si sono indagate: i) le differenze in termini di crescita, efficienza d’uso dell’acqua e sensitività al clima in popolamenti puri e misti di faggio e pino silvestre; ii) le differenze in termini di produttività, efficienza d’uso dell’acqua ed interazioni nella consociazione tra farnia e ontano napoletano rispetto alla monocoltura di farnia; iii) le analisi degli impatti del cambiamento climatico su 34 siti di faggio con l’obiettivo di contribuire alla creazione di un ambiente modellistico che possa aiutare a predire gli effetti dei cambiamenti climatici su specie vegetali in vari contesti territoriali. I risultati della prima ricerca hanno evidenziato un trend di crescita più elevato e un uso dell’acqua più efficiente nei plot puri rispetto al plot misto. Tuttavia, bisogna tener conto che le risposte degli alberi a periodi di condizioni climatiche meno favorevoli alla crescita possono essere distorte da altri fattori, che giocano un ruolo altrettanto decisivo. In particolare, nel nostro caso, gli interventi di gestione (diradamenti e/o utilizzazioni parziali) hanno interferito con gli effetti puramente climatici, ed inoltre, la magnitudo dello stress climatico non è stata tale da risultare in variazioni evidenti nell’andamento delle cronologie. La seconda ricerca ha evidenziato i benefici della consociazione tra farnia ed ontano napoletano in termini di crescita, produttività ed efficienza d’uso dell’acqua. Le caratteristiche azotofissatrici dell’ontano si sono rivelate un vantaggio per la farnia, che ha registrato performance superiori nel misto rispetto alla monocoltura. Tuttavia le interazioni tra le due specie si sono dimostrate mutevoli e dinamiche nel tempo a causa di cambiamenti nella disponibilità delle risorse e modificazioni delle condizioni del sito (strutturali e/o ambientali). Nella terza ricerca si è esplorata una metodologia per la stima degli impatti climatici a scala regionale con l’utilizzo di modelli per la valutazione dell’indice di siccità più rappresentativo ed implementazione di test predittivi di crescita. Lo studio, ancora in corso, consentirà, una volta testati e validati i risultati, di costituire un SIS (Sectorial Information System) con tools interattivi che guideranno l’utente nell’esplorazione degli scenari climatici futuri e degli impatti sulle foreste. Il lavoro, oltre a un incremento conoscitivo, contiene elementi che possono contribuire al miglioramento dell’efficacia delle politiche di adattamento e mitigazione dei cambiamenti climatici, facilitando l’adozione di una gestione forestale resiliente.
Growth dynamics, climate sensitivity and water use efficiency in forest species
Climate change alters forest ecosystems’ growth and productivity, and modifies species composition and distribution. Information on responses of forest resources to climate change is fundamental. Detecting and understanding the dynamics of most resilient and resistant forest ecosystems to climate change is important to prepare suitable forest policies towards improving adaptation. Similarly, predicting the impacts of climate change on tree species evolution over the time is extremely important. The present work is structured in three chapters focusing on: (i) assessing the differences in terms of growth, water use efficiency, and climate sensitivity between pure and mixed beech and scots pine stands; (ii) evaluating the differences in terms of growth, water use efficiency, and interactions between mixed pedunculate oak-alder and pedunculate oak pure stands; (iii) analyzing the impacts of climate change in 34 beech forest stands as a basis to develop a model framework able to predict the effects of climate change in different contexts. The results from the first work proved a higher growth trend and a more efficient use of water in pure than in mixed plot. However, the responses of trees to periods of less favorable weather conditions for growth may be distorted by other factors that play an equally decisive role. In particular, in our case, forest management (namely thinning) would have interfered with the purely climatic effects, and in addition, the magnitude of the climatic stress has not been as such to result in evident variations of the tree ring chronologies. The second work highlighted that mixing pedunculate oak with alder positively influenced the growth, productivity, and water use efficiency. The nitrogen-fixing characteristics of alder were demonstrated to be an advantage for the pedunculate oak, which registered higher performances in comparison with the monoculture. However, the interactions among the species were found to be variable and dynamic over the time due to changes in resources’ availability, and modifications of the site conditions (structural and/or environmental). In the third work, a methodology to estimate climate impacts at regional scale by using models to evaluate the most representative drought index and implement prediction growth tests, was explored. This methodology will be the basis to develop a Sectorial Information System (SIS), containing interactive tools that will help users to explore future climate scenarios, and impacts on forests (e.g. beech forests). Further than an increased knowledge, the present work contributes to improve the effectiveness of mitigation and adaptation policies, through facilitating the adoption of a resilient forest management.
climate change; tree rings; isotopic analyses; drought index
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