Determinazione del carbonio organico nei suoli utilizzando la spettroscopia Vis-NIR: un caso studio in un ecosistema forestale della Calabria meridionale

Il carbonio organico (CO) è una delle principali proprietà del suolo ed è particolarmenteimportante per il funzionamento e per la gestione sostenibile degli ecosistemi agricoli e forestali.Il CO influenza le proprietà chimiche, fisiche e biologiche del suolo ed ha un ruolo essenziale nelciclo globale del carbonio agendo come sink della CO2.I metodi convenzionali di laboratorio per la determinazione del CO sono spesso proibitivi dalpunto di vista dei costi e richiedono tempi molto lunghi per la loro esecuzione, in particolarmodo quando si devono analizzare un grande numero di campioni di suolo. Negli ultimi anni, laspettroscopia nella regione dello spettro elettromagnetico compresa tra il visibile e l'infrarossovicino (Vis-NIR, 350 - 2500 nm) si è sviluppata ed è divenuta un metodo analitico rapido erobusto per la determinazione delle più comuni proprietà dei suoli. La spettroscopia Vis-NIR delsuolo, in confronto ai metodi analitici convenzionali, è più rapida, efficace dal punto di vista deicosti, non distruttiva, richiede un tempo minore di preparazione dei campioni, con minori o senzareagenti chimici, e consente di analizzare varie proprietà del suolo simultaneamente.Lo scopo di questo lavoro è la valutazione delle potenzialità della spettroscopia Vis-NIR per ladeterminazione del CO nei suoli di un ecosistema forestale rappresentativo della Calabriameridionale.Lo studio è stato svolto nell'ambito del progetto Europeo LIFE+ 09 ENV/IT/000078 ManForC.BD. "Managing forests for multiple purposes: carbon, biodiversity and socio-economicwellbeing" (1 ottobre 2010 - 30settembre 2015), in un'area forestale ubicata in Calabriaall'interno della Riserva Naturale Biogenetica Marchesale (Mongiana, VV). Nell'area di studiosono stati prelevati 216 campioni di topsoils distribuiti in modo da rappresentare il più possibilela variabilità spaziale dei fattori pedogenetici, utilizzando un cilindro metallico di volume notodella lunghezza di 20 cm ed un diametro di 7.2 cm. Per ogni campione di suolo, dopo esserestato essiccato in stufa a 40°C per 48 ore e setacciato a 2 mm, è stato determinato il contenuto diCO utilizzando l'analizzatore TOC-L (Shimadzu Corporation, Japan). Successivamente, perciascun campione è stato acquisito lo spettro di riflettanza utilizzando lo spettroradiometro ASDFieldSpec IV. Gli spettri di riflettanza, suddivisi in un set di calibrazione (144 campioni) e in unodi validazione (72), sono stati analizzati attraverso la regressione parziale ai minimi quadrati(PLSR) che ha consentito di estrarre le informazioni contenute negli spettri di riflettanza e dicorrelarle con il CO determinato con il metodo convenzionale. I risultati sono stati soddisfacenti,ottenendo un elevato coefficiente di determinazione (R2>0.80) e valori bassi della radicequadrata dell'errore quadratico medio (RMSE), sia in fase di calibrazione che di validazione delmodello predittivo. I risultati, pertanto, hanno confermato che la spettroscopia Vis-NIR puòessere validamente utilizzata per la determinazione del contenuto di CO nel suolo. Inoltre, i datispettrali ottenuti rappresentano un contributo per la costruzione di un database regionale disupporto al rilevamento dei suoli in altre aree della Regione Calabria.