O3 E VEGETAZIONE: IL CONTRIBUTO DELLA RICERCA ITALIANA

I SINTOMI OZONE-LIKE

SULLA VEGETAZIONE

IN PIEMONTE

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Francesco Tagliaferro, Anna Maria Ferrara, Federica Spaziani, Elena Viotto

DEPERIMENTO FORESTALEDalla fine degli anni ’70 in Europa centrale e Nord America si sono riscontrati deperimenti della vegetazione forestale.

Novità: nessuno dei fattori di stress “classico” (biotico o abiotico) poteva –da solo – essere individuato come responsabile

Piemonte: prime indagini nelle Valli Ossolane alla fine degli anni ‘80, danni su abeti rosso e bianco (Picea abies e Abies alba), pino silvestre (Pinus sylvestris) e faggio (Fagus sylvatica).

Progetti cofinanziati dall’UE e dal Ministero Politiche Agricole:

• “Caratterizzazione ecologica di stazioni forestali in via di deperimento – Piemonte” (1989-1991)

• “Caratterizzazione ecologica e monitoraggio dei boschi” (1992-97)

I progetti sono stati coordinati dalla Regione Piemonte – Assessorato Economia Montagna e Foreste, Settore Politiche Forestali, che ne ha affidato l’esecuzione all’I.P.L.A.

DEPERIMENTO FORESTALE IN PIEMONTE

Ipotesi sulle origini del danno

• Stress idrico stagionale

• Precipitazioni acide (pH tra 4,7 e 5,4)

• Scarsa capacità del suolo di tamponare l’acidità delle deposizioni

• Presenza di Armillaria gallica e A. mellea

• Alto tenore di O3

ROBINIA– COLLINA-TO

Principali sintomi di deperimento

• Microfillia soprattutto apicale

• No schiusura gemme apicali

• Clorosi internervali anche molto marcate

• Cascola foglie gialle a partire da giugno, indipendentemente dalla piovosità

• Diradamento della chioma e progressivo disseccamento

Buone condizioni vegetative delle conifere.Preoccupazione per rovere e robinia della collina di Torino

O3 E FORESTE: I PROGETTI

Interreg II (1999-2001)I partners

Italia: I.P.L.A. S.p.a. Francia: GIEFS (Group International

d’Etudes des Forêt Subalpines)

+Qualitair 06

Interreg III b MEDOCC (2002-2004)I partners

Italia: Regione Piemonte, I.P.L.A., ARPA (Ivrea e Grugliasco),IPP - CNR Firenze

Francia: Parco Naz. Mercantour, GIEFS, Università di Jussieux, WSL Birsmendorf, ONF

Spagna: Generalitat Valenciana - CEAM Valencia

Finanziamento: Unione Europea

Committenza: Regione Piemonte, Assessorato Economia Montana e Foreste, Settore Politiche Forestali

I sintomi ozone-like sulla vegetazione sono oggetto di crescente interesse.

L’O3 è il contaminante aerodisperso più dannoso per la vegetazione. Per indagare, l’Ipla ha partecipato a due progetti:

Obiettivi principali

miglioramento della conoscenza sulla diffusione dell’ozono

ricerca e caratterizzazione dei sintomi di tipo ozone-like sulla vegetazione arborea ed arbustiva

sensibilizzazione dell’utenza pubblica e privata sugli effetti fitotossici dell’ozono

Attività

1. Scelta dei siti (20 stazioni)

2. Scelta dei principali tipi forestali

3. Rilevazione delle concentrazioni di O3 (campionatore attivo e passivi)

4. Monitoraggio in campo dei danni, lungo transetti di 200 m

5. Analisi di laboratorio

O3 E FORESTE: I PROGETTI

campionatore passivo

analizzatore fisico - chimico di O3

Regione Piemonte: aree di studio

Collina di Torino: vicina a una grande città e presenza di inversioni termiche che favoriscono il rimescolamento dei piani atmosferici 5 stazioni - Robinia pseudoacacia

Valle di Susa:canale preferenziale per lo spostamento delle masse d’aria in movimento vicino a Torino. 7 stazioni - Robinia pseudoacacia e Pinus sylvestrisValle Stura di Demonte:

punto di passaggio preferenziale di correnti che scavalcano le Alpi e mettono in comunicazione Francia e Italia. 6 stazioni - Pinus sylvestris e Abies alba

Valle Pesio, Valle Borbera e Lame del Sesia: boschi da seme delle specie forestali sensibili. 1 stazione per area - Fraxinus excelsior e F. ornus

Monitoraggio dei danni ozone-like

Valutazione dei sintomiValutazione dei sintomi macroscopica in campo

(ricerca, sulla sola lamina superiore, di clorosi, puntinature, necrosi, arrossamenti ecc.)

microscopica in laboratorio (osservazioni allo stereomicroscopio e al microscopio ottico della foglia in toto e di sezioni)

Prelievi vegetali ed analisi eseguitiPrelievi vegetali ed analisi eseguiti: nei mesi più luminosi e a maggiore concentrazione di O3

sulle medesime piante e in periodi differenti

O3 E FORESTE: I PROGETTI

Divergenza sintomatologicaDivergenza sintomatologica variabilità intra e interspecifica di forma, colore e

distribuzione delle lesioni

Danni visibili Danni visibili soprattutto su lamine fogliari superiori di foglie più vecchie ed esposte alla luce

O3 E FORESTE: I PROGETTI

R ISULTATI

1.Clorosi dell’ intera lamina superiore

Acer pseudoplatanus, Ailanthus altissima, Corylus avellana, Fagus sylvatica, Fraxinus excelsior, Liriodendron tulipifera, Robinia pseudoacacia, Trifolium pratense

2.Clorosi internervali con conservazione verde della nervatura

Ailanthus altissima, Bidens frondosa, Cotoneaster sp., Cynara cardunculus, Dryas octopetala, Duchesnea indica, Fraxinus excelsior, Fraxinus ornus, Helianthemum nummularium spp. Grandiflorum, Hydrangea macrophylla, Robinia pseudoacacia, Veronica urticifolia, Viburnum lantana

O3 E FORESTE: I PROGETTI

R ISULTATI

4. Macchie poligonali

3. Necrosi puntiformi

5. Necrosi confluenti a formare aree seccaginose internervaliAilanthus altissima, Duchesnea indica, Robinia pseudoacacia, Fraxinus excelsior, Helianthemum nummularium spp Grandiflorum, Viburnum lantana.

Rubus idaeus,Ailanthus altissima,Acer pseudoplatanus

6. Variabilità del colore delle alterazioniGiallo, marrone scuro, rosso (antociani)Mahonia aquifolium, Cotoneaster sp., Geum urbanum, Knautia arvensis, Cornus sanguinea, Spirea arguta, Viburnum lantana

Lonicera xylosteum

O3 E FORESTE: I PROGETTI

R ISULTATI

Danni microscopici-analisi di sezioni fogliariDanni microscopici-analisi di sezioni fogliariA livello del solo mesofillo a palizzata1. Lisi clorofilla

2. collasso pareti cellulari

3. Accumulo tannini e antociani

1. Lisi clorofilla

Necrosi del margine fogliare di colore bruno-rossastro

Pagina superiore: macchie necrotiche tra le nervature

Cellule mesofillo a palizzata: lisi clorofilla, collasso parete e accumulo tannini

Mesofillo lacunoso e epidermide inferiore asintomatici

O3: PRINCIPALI SPECIE SENSIBILIFraxinus excelsior

Alterazioni presenti solo nel mesofillo a palizzata

Colorazione anomala della foglia: arrossamenti sulle zone esposte al sole

Macchie necrotiche rossastre

O3: PRINCIPALI SPECIE SENSIBILIMahonia aquifolium

Le macchie rossastre corrispondono all’accumulo di antociani nel mesofillo a palizzata

Macchie clorotiche con bordo irregolare

O3: PRINCIPALI SPECIE SENSIBILIPinus strobus

La lisi della clorofilla nelle cellule del palizzata corrisponde alle macchie clorotiche dell’ago; epidermide asintomatica (frecce rosse)

O3 E AGRICOLTURA: PROGETTO

Posizionamento di campionatori passivi presso i campi

Posizionamento del misuratore attivo presso un campo

Sintomi ozone-like in campo: rilievi su campo non trattato e su campo trattato con antiossidanti (EDU)

Verifica sintomi ozone-like in laboratorio per validazione

Verifica di eventuali differenze di produttività attribuibili all’effetto O3 o all’utilizzo di EDU

Phaseolus vulgaris

O3 E AGRICOLTURA: 1° anno1. Monitoraggio di colture cerealicole (grano

e mais) e orticole in 10 siti scelti tra le Province con più alto tenore di O3 (dati ARPA)

2. Sperimentazione con EDU su colture orticole (pomodoro, cipolla, fagiolo, cavolo) presso l’I.P.L.A.

O3 E AGRICOLTURA: RISULTATI

1) Monitoraggio di colture cerealicole e orticole

•Monitorare colture di cereali in aree con elevata concentrazioni di O3

•Studiare in campo ed in laboratorio sintomi ozone - like

Questa attività ha permesso di :

Grano

Mais

I risultati del 1° anno di attività sono da considerarsi preliminari

O3 E AGRICOLTURA: RISULTATI1) Monitoraggio di colture

cerealicole e orticole

Esiti analitici

Difficoltà incontrate• Andamento climatico

siccitoso con comparsa precoce di fenomeni di senescenza (ingiallimenti, seccumi ecc.)

• Diagnosi complessa soprattutto per grano, mais e cipolla (macchiettature bianche con lisi della clorofilla nel mesofillo ventrale, dorsale e/o del palizzata di origine anche biotica-insetti).

Sintomi di tipo ozone- like sono stati osservati su pomodoro (cuore di bue e ciliegino), patata, fagiolo

Patata

O3 E AGRICOLTURA: RISULTATI

2) Sperimentazioni con EDU presso l’Ipla

Pomodoro cuore di bue

Fagiolo borlotto

Basilico

• Pomodoro, fagiolo e basilico: sintomi ozone - like

O3 E AGRICOLTURA: RISULTATI

2) Sperimentazioni con EDU presso l’IPLA

Parcelle trattate e no: assenza di differenze quanti e qualitative di sintomi ozone- like

Cipolla

• Cipolla: precoci fenomeni di senescenza

• Cavolo: non si sono evidenziate particolari fitopatie

O3 E AGRICOLTURA: RISULTATI Preliminari

Misure dei pesi in g

Cipolle T 29,85

Cipolle NT 29,12

Fagiolini T 370,48

Fagiolini NT 471,98

Fagiolini T pianta fresca 2039,2

Fagiolini NT pianta fresca 2423,8

Cavolo T 1734,3

Cavolo NT 2250,93

Fagioli baccelli T 410,25

Fagioli baccelli NT 418,4

Fagioli T pianta fresca 1158,8

Fagioli NT pianta fresca 1836,8

Fagioli T frutto fresco 414,9

Fagioli NT frutto fresco 341,95

Pomodori CT 6421,62

Pomodori CNT 6196,73

Pomodori CT pianta fresca 1495,00

Pomodori CNT pianta fresca 1528,33

Pomodori TT 9382,25

Pomodori NT 8268,43

Pomodori TT pianta fresca 1931,67

Pomodori TNT pianta fresca 1865,00

Pomodori BT 5065,30

Pomodori BNT 5096,58

Pomodori BT pianta fresca 2048,33

Pomodori BNT pianta fresca 1936,67

• fagiolino e cavolo NT maggiore biomassa vegetale e produttività

• fagiolo borlotto NT maggiore biomassa ma produzione simile• pomodoro cuore di bue (C) e butalina (B) no differenze• pomodoro tondo (T) trattato (T) maggiore produzione

Biomassa e produzione - differenze di tra le tesi trattate (T) e non trattate (NT)

PROSPETTIVE : Ambito agricolo

Attività previste nel 2° anno di studio

… condurre prove di fumigazione …

(in collaborazione con Enti di Ricerca)

• Posizionamento di campionatori passivi presso orti e campi a cereali dove si sono ritrovati sintomi di tipo ozone –like

• Verifica della comparsa di sintomi ozone- like (analisi di campo e validazione di laboratorio)

• Attivazione di nuove prove con l’ EDU per verificarne la capacità antiossidante (analisi delle differenze di produzione e di intensità dei sintomi)

Sarebbe auspicabile…

… per elaborare documenti divulgativi

sugli aspetti morfologici del danno da O3 su

piante orticole e cerealicole.

PROSPETTIVE : Ambito forestale

Nuovo Progetto Interreg Medocc: “Impatto dell’ozono atmosferico sulla vegetazione –possibili approfondimenti”

12 piazzole forestali o limitrofe, presso popolamenti da seme di specie arboree forestali riconosciute dalla Regione Piemonte

Aree di indagine

Attività

1. Posizionamento di campionatori passivi 2. Verifica della presenza dei sintomi ozone-like e validazione

in laboratorio3. Inventario delle provenienze forestali più interessanti per il

Piemonte e nell’ambito delle specie segnalate sensibili4. Approvvigionamento dei semi, successive coltivazioni e

verifica di sensibilità all’O3 (fumigazioni)5. Collaborazione con Enti di ricerca e redazione di documenti

divulgativi

GRAZIE PER L’ATTENZIONE