Enhancement of the wood quality in the forest-woody supply chain among the “Aspromonte National Park”

The thesis aimed to implement the wood supply chain among the “Aspromonte” National Park in the Calabria Region (Italy), through the study of the more representative forest species occurring in the Park: chestnut, calabrian pine and beech. Tree growth and wood quality were studied through dendrochronological approaches and non-destructive technologies. Different forest types were tested: (i) pure plantation of calabrian pine; (ii) mixed-species stands of beech and calabrian pine; (iii) coppices of chestnut. A more accurate assessment of the wood quality is needed and it is possible with modern technologies nowadays available, e.g. the acoustic technologies. Firstly, it was hypothesized that the tree stand density could influence the dynamic modulus of elasticity (MOEd) and, therefore, the future wood quality in plantation of calabrian pine. It was tested if different management options, when applied, could influence the timber quality. The MOEd values were derived from field data obtained measuring the acoustic velocity through the TreeSonic™ timer. Calabrian pine trees were selected in stands where different intensities of thinning were applied eleven years before this study began (no thinning, thinning 25%, thinning 50%, and thinning 75%) and growing in similar ecological conditions. Results showed that, for the calabrian pine pure stand, a strong positive correlation occurred between the acoustic velocity, the thinning intensity and the tree diameters. The thinning realized at 25% induced the better tree wood quality, also uniform across the diameter classes. The best predictors for MOEd estimation were evaluated using variables easily measurable in the field. Specifically, in high forests of pure and mixed-species stands of beech and calabrian pine (3 dominated by European beech, 3 dominated by Calabrian pine and 3 mixed-species plots), nine plots grouped into three triplets were analysed. Tree growth and wood quality were analysed through dendrochronological approaches and non-destructive technologies, respectively, hypothesizing that the mixture might improve the wood quality. A linear mixed model was applied to test the effects of exogenous influences on the basal area index (BAI) and on the MOEd. The Recruitment period (Rp) was also studied to verify if the wood quality was independent from the radial growth. Results showed that the tree mixing effect influenced both the wood quality and the BAI. In the mixed stand, for each species, MOEd values were significantly higher than in the corresponding pure stands. The mixture effect aligned MOEd values, making wood quality uniform across the different diameter classes. In the mixed stand, a significant positive relationship between MOEd and Rp, but also significantly higher BAI values than in the pure stand, were found for beech, but not for calabrian pine. Results provided a useful tool for predicting the wood stiffness in relation to stand parameters easily measurable in forests. Furthermore, it could be useful to promote the mixture of European beech and Calabrian pine in this harsh environment, since it can improve both the tree growth and the wood quality. Finally, this thesis focused on stands of chestnut coppices growing in similar environmental conditions in the "Aspromonte" National Park. A growth model was developed in order to verify if the wood quality at different ages of the coppice can vary if the cutting cycles are modified. The wood quality and tree productivity were analysed, using a chronosequence approach, in stands characterized by four cutting cycles (15, 25, 30 and 50 years). The results suggested that the culmination of the mean annual increment occurs at 28 years, while the current annual increment culminates 10 years earlier. The values of the MOEd, even if revealed a negative trend as tree age increases, however suggested the occurrence of an overall good wood quality across all the life cycles.

Questo lavoro di tesi è stato finalizzato all'implementazione della filiera del legno nel Parco Nazionale dell'Aspromonte, in Calabria (Italia), attraverso lo studio delle specie forestali più rappresentative presenti nel Parco stesso, come il castagno, il pino laricio ed il faggio. Gli accrescimenti arborei e la qualità del legno sono stati studiati attraverso approcci dendrocronologici e tecnologie non distruttive, focalizzandosi su divere tipologie di boschi, rappresentative del territorio forestale aspromontano: (i) piantagioni di pino laricio; (ii) boschi misti e puri di faggio e pino larcio; (iii) cedui di castagno. Con le moderne tecnologie disponibili per valutare la qualità del legno è possibile effettuare una valutazione accurata, utile ad ottimizzare il valore dei diversi usi finali del legno. In questo studio, è stato ipotizzato che la densità dei popolamenti possa influenzare il modulo dinamico di elasticità (MOEd) e, quindi, la futura qualità del legno. E’ stato verificato se le diverse opzioni di gestione, quando applicate, possano influenzare la qualità del legname di pino laricio che cresce in condizioni ambientali simili. Sono stati quindi derivati i valori del MOEd attraverso la misurazione della velocità acustica tramite il TreeSonic ™. Sono state analizzate pinete calabresi in cui sono state applicate diverse intensità di diradamento (non-diradato, diradamento del 25%, diradamento del 50% e diradamento del 75%), undici anni prima dell'inizio di questo studio. I risultati ottenuti hanno evidenziato una forte correlazione positiva tra la velocità acustica, le diverse intensità di diradamento e il diametro degli individui studiati (DBH). Nel diradamento al 25% è stata riscontrata una migliore qualità del legno, a prescindere dalla classe diametrica di riferimento. Dai risultati ottenuti è stato quindi realizzato un modello per la stima del MOEd, utilizzando variabili facilmente misurabili sul campo, come il DBH e l’altezza. Lo studio è quindi proseguito nell’ambito di fustaie miste e seminaturali, a dominanza di faggio e pino laricio. Si è ipotizzato che la crescita degli alberi e la qualità del legno possano essere favorite dalla compresenza di più specie, rispetto a situazioni in cui esse crescono monospecifiche. Si è quindi lavorato, attraverso approcci dendrocronologici e tecnologie non distruttive, su una tripletta caratterizzata da due popolamenti monospecifici di faggio e pino larcio, ed un bosco misto con presenza di entrambe le specie. È stato applicato un modello misto lineare per testare gli effetti delle influenze esogene sull’ampiezza delle cerchie annuali (espressa come BAI) e sul modulo dinamico di elasticità (MOEd). Il tempo di passaggio (Rp) è stato studiato per verificare se la qualità del legno era indipendente dai modelli di crescita radiale del tronco. I risultati hanno mostrato che l'effetto della coesistenza (faggio e pino laricio) ha influenzato sia la qualità del legno che il BAI. Nel bosco misto, per ogni specie, i valori MOEd sono risultati significativamente più alti rispetto ai respettivi boschi monospecifici. L'effetto della coesistenza ha allineato i valori MOEd, uniformando la qualità del legno tra le diverse classi di diametro. I risultati ottenuti confermano gli effetti positivi indotti dalla diversificazione specifica sulla produttività legnosa e sulla qualità del legno, laddove la gestione favorisca la mescolanza tra specie. Infine, in cedui di castagno caratterizzati da una densità omogenea, si è cercato di comprendere la durata del turno più idonea per avere una buona produzione caratterizzata dalla migliore qualità del legno. Attraverso lo studio di una cronosequenza costituita da popolamenti di età diverse afferenti a condizioni ambientali simili, sono stati quindi analizzati: i parametri dendrometrici, la qualità del legno e la produttività a diverse età. È stato sviluppato e implementato un modello di crescita specifico per i boschi di castagni situati nel Parco Nazionale dell'Aspromonte, al fine di verificare se la qualità dei materiali legnosi ottenibili a diverse età del bosco ceduo può variare se i cicli di taglio vengono modificati. Si è quindi analizzata la qualità e la produttività del legno, in una cronosequenza, nei cedui di castagno caratterizzati da quattro diversi cicli di taglio (15, 25, 30 e 50 anni). Le analisi qui svolte hanno consentito l'implementazione di un modello di crescita utile per simulare lo sviluppo temporale dei principali tratti strutturali. I risultati hanno mostrato che il culmine dell'incremento annuale medio si verifica a 28 anni, mentre l’incremento annuale culmina circa 10 anni prima. I valori del MOEd, anche se hanno rivelato una tendenza negativa all'aumentare dell'età degli alberi, hanno dimostrato che durante tutto il ciclo di vita si ha una buona qualità del legno.