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Pornaro, Cristina (2012) Effects of wood establishment on plant biodiversity and herbage production of mountain pastures. [Ph.D. thesis]

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Abstract (english)

In the past sixty years, the Southern Alps have undergone a tremendous and likely unprecedented change in land-use due to land abandonment in mountain regions. This phenomenon causes a turn of mountain grasslands to forests through the process of natural succession.
Vegetation relevés in eight pastures under forest succession in the Italian Alps were collected at different percentage of wood cover. Moreover, in four of the eight sites, herbage samples were collected at different wood cover levels. In addition, in one site (characterised by Nardus grassland habitat) core samples were collected in order to study root characteristics. Species richness, botanical composition, dry matter production and contents, and root characteristics were taken into account in order to analyze the effect of wood cover on plant diversity, herbage yield and quality, and soil stability.
The effect on specie richness due to this process is different among sites because of differences in environmental factors and human activities. In general species richness decreased with increasing wood cover, and the reduction was more relevant in sites at low altitude. In some sites the effect of reforestation on plant species richness showed a slight increase at low percentage of wood cover followed by a gradual decrease, while in the others the effect displayed a monotonic decrease. Modelling with a generalized linear mixed model suggested that mean annual temperature was the primary determinant of the functional relationship. Differences among sites were not found when botanical composition, and in particular Bray dissimilarity index, was taken into account.
A reduction of dry matter yield was noted in most of the studied sites. Forest succession affected herbage quality decreasing it starting from low percentage of wood cover because of changes in crude protein and fibrous contents.
When root characteristics were analyzed, root length density and average diameter declined at 75% of wood cover increasing the risk of soil erosion.
Based on this results, mountain areas with low relevance for dairy production grazing should be encouraged for preserving both biodiversity and the stability of habitat. The strong effect of temperature on the loss of species richness suggests that the risk increases with lower altitude and stronger exposition towards South. The maintenance of low percentage of wood cover is useful for the habitat ecological value. On the contrary, in mountain areas where dairy production grazing is relevant, the management should be assessed for excluding wood establishment on the grazing surface.

Abstract (italian)

Negli ultimi sessant’anni, nell’ambiente alpino ed in particolare nelle Alpi italiane, si è assistito ad un importante e senza precedenti cambiamento d’uso del suolo, dovuto all’abbandono delle zone montane. Questo fenomeno ha causato un avanzamento del bosco su prati e pascoli attraverso un processo naturale di riforestazione.
Per questo studio sono stati eseguiti rilievi floristici in otto pascoli montani delle Alpi italiane, soggetti ad avanzamento del bosco. Inoltre, in quattro di questi otto siti sono stati raccolti campioni di foraggio per la determinazione della produttività e della qualità della fitomassa. Infine, in un sito, caratterizzato dalla presenza di habitat a Nardus stricta, sono state raccolte carote di terreno per la caratterizzazione della componente ipogea. In tutti i casi i rilievi e i campionamenti sono stati eseguiti a percentuali crescenti di copertura arboreo-arbustiva. Sono stati considerati i seguenti parametri: numero di specie, composizione botanica, produzione e composizione chimica della sostanza secca nonché densità e diametro medio della radici a diversi livelli di profondità nel terreno, in modo da analizzare l’effetto della copertura arboreo-arbustiva su diversità vegetazionale, produzione e qualità del pascolo e stabilità del suolo.
L’effetto sul numero di specie causato dall’avanzamento del bosco è risultato diverso tra i siti a causa delle differenze che intercorrono nei fattori ambientali e nelle attività antropiche. In generale si è assistito ad una diminuzione del numero di specie per effetto dell’avanzamento del bosco, in alcuni siti però è stato osservato un leggero aumento per bassi valori di copertura arboreo-arbustiva. La diminuzione del numero di specie è stata più marcata nei siti ad altitudine inferiore. Usando un modello lineare misto generalizzato, è stato riscontrato che le temperature medie annue sono uno dei fattori che meglio spiegano la diversa relazione tra i siti. L’analisi della composizione floristica mediante l’indice di Bray, ha evidenziato un comportamento simile tra i siti.
Nella maggior parte dei siti analizzati si è riscontrata una diminuzione della produzione in sostanza secca per effetto della copertura arborea. Inoltre, già a partire da basse percentuali di copertura arboreo-arbustiva, è stata osservata una diminuzione della qualità della fitomassa prodotta dal pascolo, per effetto di una diminuzione del contenuto di proteina grezza ed un aumento delle fibre.
Relativamente alle radici, si è osservato come la densità radicale in lunghezza e il diametro medio diminuissero drasticamente a percentuali di copertura arboreo-arbustiva del 75%, aumentando verosimilmente il rischio di erosione del suolo.
Sulla base di questi risultati possiamo dire che nelle regioni montane, laddove la vocazione produttiva (in termini di produzione casearia) è poco rilevante, andrebbe incoraggiato il mantenimento di questi habitat a vantaggio della biodiversità e della stabilità del suolo. Come visto in questo studio, l’effetto della temperatura media annua sulla diminuzione del numero di specie, suggerisce che il rischio di perdita di biodiversità aumenta ad altitudine minore e in aree esposte a sud. Il mantenimento di basse percentuali di alberi o arbusti può essere utile per conservare il valore naturalistico di questo habitat. Al contrario, nelle zone dove la vocazione casearia del pascolo è prevalente, la gestione dovrebbe essere tale da mantenere le superfici a pascolo completamente libere da alberi e arbusti.

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EPrint type:Ph.D. thesis
Tutor:Macolino, Stefano
Supervisor:Ziliotto, Umberto
Ph.D. course:Ciclo 24 > Scuole 24 > SCIENZE DELLE PRODUZIONI VEGETALI > AGRONOMIA AMBIENTALE
Data di deposito della tesi:16 April 2012
Anno di Pubblicazione:May 2012
Key Words:land-use change biodiversity herbage yield herbage quality root characteristics
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Agronomia Animali Alimenti Risorse Naturali e Ambiente
Codice ID:5071
Depositato il:17 Dec 2012 10:49
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