CNR ISAFOM

Studio e analisi dei processi fisici, chimici e biologici che determinano il funzionamento e la dinamica degli agro-ecosistemi negli ambienti a clima mediterraneo, per il miglioramento quali-quantitativo delle produzioni, per l’ottimizzazione dell’uso delle risorse naturali, e per la valorizzazione delle funzioni dei sistemi agricoli e forestali. Sviluppo e applicazione di metodi di ricerca e di innovazioni tecnologiche avanzate per il monitoraggio e la previsione degli impatti e delle risposte degli ecosistemi agrari e forestali alle pressioni antropiche e climatiche.

L’ISAFOM afferisce al Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari del CNR ed ha una "massa critica" di 89 unità ripartito tra le sedi di Portici - NA (sede centrale), Catania, Rende (CS), e Perugia.

“Nell' articolo "Soil burrow characterization by 3D image analysis: Prediction of macroinvertebrate groups from biopore size distribution parameters"( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706121003724) di seguito riportato si caratterizza, per la prima volta con metodi di morfologia matematica applicata ad immagini tridimensionali, la geometria di scavo di 5 diversi tipi di macroinvertebrati che vivono nel suolo. Dalla suddetta geometria dipendono numerose importanti funzioni biologiche e fisiche del suolo e gli autori hanno dimostrato, in particolare, che ogni tipologia di macroinvertebrato ha un impatto molto peculiare sulla struttura del suolo. Inoltre tale specificità può essere efficacemente rappresentata e sintetizzata attraverso un ridotto numero di parametri della distribuzione dimensionale dei volumi di scavo  che consentono anche di risalire alle proprietà idrologiche indotte nei suoli da tali attività biologiche.


 

“Sebbene la letteratura scientifica si si occupi in pevalenza dei lombrichi, tutti i macroinvertebrati del suolo svolgono un ruolo importante nel modificare l'architettura dello spazio poroso del suolo e, a sua volta, le sue funzioni. Tecnologie di imaging non invasivo, come la tomografia a raggi X, sono state a lungo utilizzate per differenziare i non biopori dai biopori, ma è ancora difficile distinguere il contributo specifico che i diversi macroinvertebrati apportano al sistema dei biopori del suolo. A differenza dell'approccio di analisi di immagine ad oggetti, la morfologia matematica consente all'utente di ottenere una distribuzione della dimensione dei pori molto accurata e coerente con il principio fisico della ritenzione idrica. Lo scopo di questo lavoro era di valutare il potenziale dei parametri di questo tipo di distribuzione delle dimensioni dei biopori per differenziare il tipo di scavo di cinque diversi gruppi di macroinvertebrati, vale a dire lombrichi, millepiedi juliformi, centopiedi, larve campodeiformi e larve elateriformi, inoculati in mesocosmi di suolo preparati artificialmente ed incubati (per 14 giorni) in campo nello stesso luogo ove sono stati originariamente raccolti gli individui di pedofauna inoculati.
In questo lavoro è stato proposto un duplice approccio in modo da ottenere i parametri sia dalle distribuzioni dimensionali della popolazione dei pori sia dal modello di Weibull delle distribuzioni cumulative. Quindi è stata eseguita un'analisi discriminante predittiva su parametri selezionati utilizzando gruppi di macroinvertebrati come variabili di raggruppamento e, in entrambi i casi, è stata ottenuta una previsione molto buona. I parametri più utili sono stati gli indici di asimmetria e FFT nel primo caso e il parametro di forma α del modello Weibull insieme al suo RMSE nel secondo. Inoltre, la caratterizzazione topologica è stata eseguita sui biopori a forma di galleria. La deviazione verticale era l'unico parametro indipendente dalla dimensione corporea individuale e mostrava il valore più basso statisticamente significativo per i lombrichi. L'esperimento e le analisi eseguite in questo lavoro per esplorare la connessione tra i gruppi di macroinvertebrati e le corrispondenti distribuzioni dimensionali dei biopori possono rappresentare un approccio metodologico adatto ad investigare, in generale, le relazioni tra la gestione del suolo e il suo impatto sul sistema dei macropori del suolo.”

 


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