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Dalla Valle, Elena (2008) Valutazione dello stock di carbonio e delle capacitĂ  fissative delle foreste assestate e dei boschi di neoformazione nella Regione Veneto. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

The Kyoto Protocol (KP) came into force in February 2005, after the ratification by the Russian Federation, and became fully operative following the Marrakech Accords reached during the first COP/MOP in the same year. The agro-forestry activities (LULUCF sector) were highly controversial during the negotiations, but in the end the sink capacity of these ecosystems was recognized. The principle articles for these activities are the 3.3 (afforestation, reforestation and deforestation) and 3.4 (forest management), as well as 6 (joint implementation) and 12 (clean development mechanism) for the offset projects outside the national border.
According to art. 3.3 of the KP, Parties included in Annex I shall report the net changes in greenhouse gas emissions by sources and removals by sinks resulting from afforestation, reforestation and deforestation activities (ARD); to assess these activities, all the Annex I Parties have to define methods to estimate land use change occurring after 31 December 1989 as well as identify methods to evaluate the carbon sink and source of these activities.
However, all these countries have the possibility to elect some additional activities; Italy has chosen only forest management (FM) as additional human-induced activity to attain the goals of reduction of greenhouse gas emissions. In Italy the majority of areas subjected to forest plans satisfy the definition of forest management proposed by the Marrakech Accords.
The aims of this work were: (i) to assess the carbon stock and sink of the forest in the Veneto Region (NE Italy), making specific surveys to complete the information available in the forest management plan, and (ii) to estimate the area subjected to ARD activities and propose a methodology to assess the carbon sink of these neo-forest formations, according to the Good Practice Guidance for Climate Change (IPCC).
Study area
Veneto Region, as reported by the National Forest Inventory (INFC), has about 397889 ha of forest, equivalent to about 21.6% of the total regional area, divided into:
? 395460 ha of forests, of which 24.4% are spruce, 20.9% are mixed broadleaves and 16.95 are beech; about 39% of these forests are coppices and about 83.6% are aged;
? 2090 ha are plantations;
? 339 ha are temporarily without tree cover.
About 67% of the total forest surface is private and there are three different management levels:
? 95.65% of the total forest surface is submitted to general prescriptions;
? 4.3% is subjected to orientation prescriptions (besides the general prescriptions);
? 31% is submitted to detailed prescriptions (besides the general prescriptions).
The INFC results show that about 91% of the forest area in the Veneto Region is available for harvesting, without any silvicultural limitation due to legal or physical causes.
Forest management activities
In this study we have considered all the forest compartments with a forest management plan; from the available data of the Veneto Region we have drawn some sample forest compartments using a stratified sample design; in each sample forest compartment we did a survey in order to obtain the complete diameter distribution. Applying appropriate allometric equations the carbon stock of the forest was assessed. We also collected core samples to assess the forest growth; comparing the new surveys and the data in the management plans we assessed the carbon sink of the sample forest compartments.
Allometric equations
Aboveground tree biomass (M) can be estimated using a power function in the form of , where a and b are the scaling coefficient and scaling exponent respectively and D the tree breast-height diameter. Both a and b are reported to vary with species, site and age. However, West et al. (1999) suggested that M should scale against Dbh with a universal exponent (b=8/3), because the scaling exponent would depend on an optimal tree architecture. Moreover a should be related with the wood density (?) (Enquist et al., 1999). A recent study by Pilli et al. (2006a) shows that the b exponent can be considered constant among three different stages (young, adult and mature) to better estimate the total aboveground biomass of a forest. With regard to the a coefficient, this should be correlated with the site and species considered; in particular, different studies hypothesize a correlation with the wood density (Niklas 1994, Ketterings et al. 2001, Zianis and Mencuccini 2004). In this research, we studied the a coefficient further, verifying the correlation with the wood basic density, considering for conifers an average value between branch and stem wood basic density.
The average aboveground stock estimated for the high forest by allometric equation is 98.92 Mg C ha-1 with a standard deviation of 11.07, while for the coppices it is about 139 Mg C ha-1 (SD 21.49). The total aboveground carbon stock of the forest with management plan in the Veneto Region is about 12.9 million Mg C, while this increases to 39.1 million Mg C considering the whole forest surface area. The average carbon sink is 1.2 Mg C ha-1 yr-1 for the high forests and 2.6 Mg C ha-1 yr-1 for the coppices; the regional sink is 22798 Mg C yr-1 considering only the forest with management plan and 91588 Mg C yr-1 taking into account all the forests, which equals 3.3% of the Italian CAP.
Afforestation, reforestation and deforestation activities
The methodology proposed by different authors (Anfodillo et al. 2006b, Corona et al. 2007, De Natale et al. 2007) was used to assess the 1990 forest surface and to estimate the area subject to ARD activities. The approach was tested in two ComunitĂ  Montana (CM): Agordina and Valle del Boite, considered as pilot sites in the alpine area. Land-use change relative to the forest area was assessed by multitemporal classification of 1220 sampling points in the Agordina CM and 184 points in the Valle del Boite CM on orthocorrected aerial photos taken in 1991, 2000 and 2003. The forest area and land use changes were assessed.
We then did a specific survey on the points with AR activities to estimate the carbon sink. Considering also the data available from the preliminary research (Pilli 2006) and the forest surface data of the INFC we assessed the total value of the ARD activities in the Veneto Region.
Between 1991 and 2003, the total annual variation rate was 0.095% in the alpine area; the carbon sink of this area was 0.69 Mg C ha-1 yr-1. Considering the whole Veneto Region the increase in forested area is 1235 ha yr-1 with a sink of about 852.12 Mg C ha-1 yr-1.

Abstract (italiano)

Il Protocollo di Kyoto, in vigore dal febbraio 2005 dopo la ratifica della Federazione Russa, è divenuto completamente operativo a seguito degli accordi raggiunti nel corso della COP/MOP1 svoltasi a Marrakech nello stesso anno. Le attività agro-forestali di mitigazione sono state quelle più discusse nel corso degli anni di negoziazione, ma in conclusione la capacità di assorbire CO2 da parte di tali ecosistemi è stata formalmente riconosciuta. Gli articoli di riferimento inerenti tali attività sono il 3.3 (afforestazione, riforestazione e deforestazione) e il 3.4 (gestione forestale), nonché il 6 (joint implementation) e il 12 (clean development mechanism) per quanto riguarda la possibilità di sviluppare progetti agro-forestali anche al di fuori dei confini nazionali.
L’articolo 3.3 del Protocollo di Kyoto (PK) impegna l’Italia e gli altri Paesi inseriti nell’Annesso I, a redigere un bilancio tra assorbimenti ed emissioni di gas ad effetto serra legati ad attività di afforestation e reforestation al netto della deforestation (ARD); ogni nazione deve innanzitutto stimare la variazione della superficie boscata occorsa a partire dal 1990 (anno di riferimento), per azione diretta dell’uomo e poi valutare i relativi assorbimenti o emissioni. Il PK consente inoltre ai Paesi dell’Annesso I di ricorrere ai crediti generati dalle attività legate alla gestione forestale come misura complementare per il raggiungimento degli obiettivi fissati in sede internazionale; le aree assestate presenti in Italia possono soddisfare, anche se con alcuni limiti, la definizione di gestione forestale proposta dagli Accordi di Marrakech.
Gli obiettivi del presente studio sono (i) stimare lo stock ed il sink di carbonio delle foreste presenti nel territorio regionale, svolgendo rilievi in campo specifici per integrare le informazioni disponibili provenienti dai piani di assestamento; (ii) valutare l’entità dei fenomeni di variazione di superficie boscata attraverso una metodologia conforme alle indicazioni fornite dalle Good Practice Guidance dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
Area di studio
La superficie forestale presente nella regione Veneto, secondo i dati riportati dall’Inventario Nazionale delle Foreste e dei Serbatoi di Carbonio (INFC), si estende su un’area di circa 397889 ha, corrispondenti a circa il 21.6% dell’intero territorio regionale; la superficie forestale appare così suddivisa:
? 395460 ha di boschi alti, di cui il 24.4% di abete rosso, il 20.9% di ostrieti e carpineti ed il 16.9% faggete; il 39% dei boschi alti sono gestiti a ceduo e di questi l’83.6% risultano allo stadio adulto o invecchiati;
? 2090 ha di impianti di arboricoltura da legno
? 339 ha temporaneamente privi di soprassuolo
Il 67% di tale superficie boscata è di proprietà privata, mentre a livello di pianificazione il 95.6% è soggetto a pianificazione derivante da prescrizione di massima e di polizia forestale; tra le superficie sottoposte a tali prescrizioni alcune aree sono soggette a prescrizioni più specifiche, in particolare:
? pianificazione di orientamento: 4.3%;
? pianificazione di dettaglio: 31.0%.
I risultati dell’Inventario Nazionale delle Foreste indica poi come in Veneto il 91% della superficie boscata risulti disponibile al prelievo, ovvero non soggetta a limitazioni significative delle attività selvicolturali dovute a norme, vincoli o cause fisiche.
Gestione Forestale
Le aree soggette a gestione forestale prese in esame nel presente studio sono rappresentate dalle formazioni assestate. Utilizzando la banca dati della regione Veneto relativa a tali aree si è provveduto all’estrazione, attraverso un campionamento stratificato, di un campione di particelle forestali su cui effettuare dei rilievi in modo da ottenere la seriazione diametrica completa, sia delle piante vive, sia delle piante morte; attraverso l’utilizzo di apposite equazioni allometriche è stato dunque stimato lo stock medio di carbonio per le diverse categorie forestali rilevate. Il prelievo di carotine di legno su piante campione ha anche permesso di stimare l’accrescimento medio dei boschi analizzati, confrontato con il sink medio di carbonio rilevato dalla comparazione tra i nuovi rilievi eseguiti ed i precedenti rilievi presenti nei Piani di Assestamento.
Applicazione di equazioni allometriche
Le Good Practice Guidance propongono, oltre all’impiego di fattori di espansione (BEF), anche quello di un approccio inventariale basato sull’applicazione di equazioni allometriche. La stima della biomassa totale epigea (M) mediante l’impiego di tali relazioni si basa sul rilievo di parametri dendrometrici facilmente misurabili, quali il diametro (Dbh) e l’altezza (H).
Tra le numerose relazioni di tipo allometrico utilizzate in ambito forestale la power function è la più diffusa (Niklas 1994, Kaitaniemi 2004):
M = a Dbhb ,
I valori dei parametri a e b vengono generalmente stimati attraverso il campionamento di un certo numero di alberi modello rappresentativi delle condizioni stazionali e delle specie presenti nell’area di indagine, quindi le relazioni allometriche normalmente disponibili in bibliografia risultano, in genere, applicabili localmente e limitatamente alle specie per le quali sono state sviluppate (Brown 2002).
In alternativa a questo approccio, di tipo empirico, il valore di b può essere desunto attraverso delle relazioni funzionali che, in accordo con quanto indicato da Niklas (1994), permettano di prevedere il valore assunto da una variabile attraverso una funzione matematica basata su di una relazione causa – effetto. Su tale principio si basa in particolare il modello proposto da West et al. (1999), noto come WBE model. Secondo tale modello tutte le piante vascolari, indipendentemente dalla specie e dall’età, presentano la stessa struttura di base, come conseguenza del fatto che tutte sono sottoposte alle stesse pressioni evolutive. Il modello è stato sino ad oggi oggetto di numerosi studi che ne hanno in parte confermato la validità (Niklas 2004, Mcculloh and Sperry 2005, Meinzer et al. 2005, Anfodillo et al. 2006a, Coomes 2006, Niklas 2006, Pilli et al. 2006a, Coomes et al. 2007), evidenziando però anche alcune incongruità (Bokma 2004, Kozlowski and Konarzewski 2004, Zianis and Mencuccini 2004, Emile et al. 2008). In un recente studio (Pilli et al. 2006a) sono stati definiti valori più precisi di a e b, dividendo le piante arboree in tre stadi ontogenetici (giovane, adulto e maturo), ai fini di una valutazione più corretta della massa epigea totale di un popolamento arboreo. Gli Autori dimostrano come il valore medio stimato per il parametro b nella fase adulta (2.64 ± S.D. 0.30) sia statisticamente uguale al valore teorico previsto dal modello WBE (2.67).
Per quanto riguarda la stima del coefficiente di scala esso dovrebbe risultare correlato con la specie ed il sito oggetto di indagine; diversi Autori (Niklas 1994, Ketterings et al. 2001, Zianis and Mencuccini 2004, Pilli et al. 2006a) hanno ipotizzato una relazione tra il valore assunto dal coefficiente a e la densità media del legno della specie esaminata (?). Partendo da questa ipotesi in questa ricerca è stato approfondito lo studio sul coefficiente a verificando la correlazione tra tale parametro e la densità basale delle singole specie, utilizzando in particolare per le conifere un valore di densità medio tra il fusto e i rami.
I risultati delle elaborazioni indicano che lo stock medio epigeo per unità di superficie nelle fustaie è pari a 98.92 Mg C ha-1 con uno scarto quadratico medio di 11.07, mentre per i cedui in gran parte ormai in conversione è risultato pari a 138.91 Mg C ha-1 (SD 21.49). Lo stock epigeo complessivo afferente alle particelle assestate della regione Veneto risulta pari a 12.9 milioni Mg C, mentre, considerando l’intera superficie boscata regionale è stato stimato in 39.1 milioni Mg C; il sink medio di carbonio risulta essere 1.2 Mg C ha-1 anno-1 per le fustaie e 2.6 Mg C ha-1 anno-1 per i cedui, corrispondenti ad un sink regionale pari a 22798 Mg C anno-1, considerando le sole particelle con piano di assestamento e di 91588 Mg C anno-1 per l’intera superficie boscata regionale, pari al 3.3% del CAP nazionale.
L’approccio, basato sull’impiego dei dati assestamentali disponibili, risulta conforme alle indicazioni delle Good Practice Guidance dell’IPCC.
Stima della variazione di superficie boscata
A tale scopo è stato condotto uno studio nell’ambito di due Comunità Montane: Agordina e Valle del Boite (BL), assunte come area rappresentative della fascia montana delle alpi orientali. Sono state confrontate le ortofoto relative al 2003 ed al 2000 con le foto aeree del 1991 georiferite. E’ stato predisposto un protocollo di campionamento multistadio ed è stata valutata la variazione di categoria d’uso del suolo relativa a 1220 punti campione per la comunità montana Agordina e 184 punti nella CM del Boite, disposti sulla superficie in esame; in seguito sono stati svolti opportuni rilievi sui punti soggetti ad afforestation/reforestation per la stima dell’assorbimento di carbonio relativa a tali boschi di neoformazione. Integrando poi quanto emerso in questo studio con i dati scaturiti nel corso dell’indagine preliminare (Pilli, 2006) ed i dati di superficie forestale dell’INFC è stato stimato il contributo complessivo delle attività ARD per l’intera regione Veneto.
Viene presentata non solo una stima della variazione di superficie boscata, ma anche una prima proposta per la valutazione dell’assorbimento di carbonio da parte di queste formazione, formatesi dopo il 1990. Lo studio evidenzia l’incremento della superficie boscata in atto lungo la fascia montana delle alpi orientali con un tasso di espansione del bosco pari allo 0.095% anno-1 rispetto alla superficie boscata stimata al 1991, per il periodo e l’area presi in esame. L’assorbimento di carbonio di tale formazioni risulta essere pari a 0.69 Mg ha-1 anno-1, mentre per l’intera superficie regionale è stato stimato un incremento di circa 1235 ha anno-1 ed un assorbimento medio pari a 852.12 Mg C anno-1.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Anfodillo, Tommaso
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 21 > Scuole per il 21simo ciclo > TERRITORIO, AMBIENTE, RISORSE E SALUTE > ECOLOGIA
Data di deposito della tesi:19 Gennaio 2009
Anno di Pubblicazione:Dicembre 2008
Parole chiave (italiano / inglese):Protocollo di kyoto, stock e sink di carbonio, gestione forestale, ARD
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/05 Assestamento forestale e selvicoltura
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-Forestali
Codice ID:1340
Depositato il:19 Gen 2009
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Bibliografia

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