LUCA GROSSINI

L’emissione di anidride carbonica dal suolo rappresenta una delle maggiori fonti di produzione di CO₂ dell’intero ecosistema terrestre. Il rapido aumento della CO₂ presente nell’ambiente (Houghton et al., 2001) rende necessaria una valutazione delle sue potenziali sorgenti. Comprendere le dinamiche della CO₂ nel suolo e quantificarne il rilascio dal terreno può pertanto facilitare la previsione dei cambiamenti futuri nella quantità di anidride carbonica in atmosfera.

La concentrazione di CO₂ nel terreno fornisce interessanti informazioni riguardanti la produzione e i flussi di anidride carbonica nel suolo, che sono il risultato di respirazione eterotrofa (attraverso biomassa batterica) e autotrofa (tramite le radici), dipendente da parametri fisici e biologici. In particolare, diversi studi hanno sottolineato il ruolo assunto da temperatura e umidità quali forzanti esterne predominanti per lo sviluppo della CO₂ nel suolo.

L’obiettivo di questo lavoro è stato quello di indagare le variabili eco-idrologiche che influenzano le dinamiche dell’anidride carbonica nello strato superiore nel suolo, fino ad una profondità di 30-40 cm, in quanto luogo in cui la quasi totalità di CO₂ nel terreno viene prodotta. Tale attività è stata organizzata in due diverse fasi: la prima ha riguardato operazioni sperimentali effettuate presso il sito di ricerca Duke Forest della Duke University (Durham, Nord Carolina, USA), attraverso l’utilizzo di innovativi strumenti tecnologici di misura e la realizzazione di un nuovo campo di prova; nella seconda, svolta sia alla Duke University che presso il Politecnico di Torino, sono stati condotti studi basati sull’analisi e la modellazione di dati derivati un analogo esperimento, già funzionante presso la Duke Forest a partire dalla primavera del 2005.

Attraverso l’attività svolta si è verificato che le oscillazioni medie giornaliere di temperatura e di concentrazione di anidride carbonica nel suolo sono generalmente in fase nei primi 20 cm di terreno e in controfase più in profondità, dove si registra una ritardo alla risposta della propagazione di CO₂ rispetto alla temperatura. Tale ritardo varia stagionalmente, così come l’ampiezza delle oscillazioni giornaliere di CO₂, maggiori in estate e primavera che in inverno.

Allo stesso modo, i repentini aumenti nell’umidità del suolo causati dagli eventi di pioggia provocano un aumento della concentrazione di anidride carbonica nel suolo. La CO₂ tende solitamente ad aumentare con un breve ritardo temporale (30 minuti – 1 ora) rispetto all’incremento di umidità del suolo in corrispondenza di una precipitazione. Come per la temperatura, l’ampiezza dei picchi medi giornalieri di CO₂ diminuisce con la profondità.

E’ stato poi individuato un particolare andamento nei diagrammi che riportano gli andamenti di umidità e concentrazione di CO₂ in ciascuna stagione, con almeno tre differenti forme che non possono essere spiegate solamente con l’andamento climatico stagionale, ma che probabilmente derivano invece dalla combinazione degli effetti dovuti alla temperatura, all’aridità e alle caratteristiche del suolo nei vari periodi dell’anno.

Si è infine notata una forte relazione tra le variabili ambientali analizzate (concentrazione di CO₂, temperatura e umidità del terreno), la produzione biologica totale e i flussi di anidride carbonica dal suolo. Applicando un modello semplificato basato sulla produzione e diffusione della CO₂, è stata effettuata una verifica del bilancio di CO₂ nel terreno: in particolare si è dimostrato che nei suoli della Duke Forest la quasi totalità di anidride carbonica prodotta viene rilasciata in atmosfera in termini di respirazione del suolo (soil respiration) e che pertanto non avviene un significativo accumulo nel terreno; stimando i flussi superficiali è quindi possibile avere un’idea della produzione totale di CO₂ nel suolo.