Abstract
From 1995 to the present time, the Working Group “Soil”, led by the “Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura—Centro di ricerca per lo studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo”, has promoted and performed the continual monitoring of the soil quality in the reserved area of Castelporziano, with the aim to identify specific indicators able to describe the biological fertility of forest and agricultural soils. Particularly, quantitative and qualitative investigations were performed on the soil organic matter to assess the relationships between changes in activity, composition and biodiversity of soil microbial biomass and the turnover of organic matter, by comparing pairs of sites that, while insisting on the same soil substrate, were managed in different ways for long time. This review summarizes the results obtained in about 10 years of monitoring of different soil sites in Castelporziano, which were representative of a wide variety of environments such as sandy dunes, retro-dune wetlands zones, Mediterranean high and low pseudo-steppe, Mediterranean lowland mixed forests, cork oak forests, pine forests, meadows for grazing wild boars, anthropic environments. In this sense, the Castelporziano experience, as a kind of “research gym”, can be taken as primary reference for the Mediterranean ecosystems in their entirety.
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References
Anderson TH (1994) Physiological analysis of microbial communities in soil: application and limitations. In: Ritz K, Dighton J, Giller KE (eds) Beyond the biomass. British Society of Soil Science, Wiley-Sayce, UK, pp 67–76
Anderson TH, Domsch KH (1985) Determination of ecophysiological maintenance requirements of soil microorganism in a dormant state. Biol Fert Soils 1:81–89
Benedetti A, Gianfreda L (2004) Metodi di analisi biochimica del suolo. Franco Angeli Editore, Italia
Benedetti A, Alianello F, Dell’ Orco S, Pinzari F, Trinchera A (1995) Valutazione dell’impatto di differenti fattori xenobiotici sulla fertilita’ del suolo. In: Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Benedetti A, Trinchera A, Pinzari F, Marchionni M, Fiorelli F, Villarini M, Riccardi C, Tinelli A (1997) Caratterizzazione delle acque di lavaggio della vegetazione ad alto fusto per lo studio dell’inquinamento del suolo. In: Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Brookes PC (1995) The use of microbial parameters in monitoring soil pollution by heavy metals. Biol Fert Soils 19:269–279
Brookes PC, McGrath SP (1984) Effects of heavy metal toxicity on the size of the soil microbial community. J Soil Sci 35:314–346
Brookes PC, Heijnen CE, McGrath SP, Vance ED (1986) Soil microbial biomass estimates in soils contamined with metals. Soil Biol Biochem 18:383–388
Burrascano S, Giarrizzo E, Bonacquisti S, Copiz R, Del Vico E, Fagiani S, Mortelliti A, Blasi C (2014) Quantifying Sus scrofa rooting effects on the understorey of the deciduous broadleaf forests in Castelporziano Estate (Italy). Rend Fis Acc Lincei. doi:10.1007/s12210-014-0350-9
Ciavatta C, Govi M, Vittori Antisari L, Sequi P (1990) Characterization of humified compounds by extraction and fractionation on solid polyvynilpyrrolidone. J Chromatogr 509:141–146
Della Rocca AB, Pignatti S, Bianco PM, Mugnoli S (2001) La carta della vegetazione della Tenuta di Castelporziano. In: Il sistema ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, vol II. Accademia delle Scienze, Roma, pp 709–748
Dupraz C, Lelong F, Bonneau M (1986) Effets des boisements résineux purs sur l’évolution de la fertilité du sol: premiers résultats obteuns sur bassins versants expérimentaux du Mont Lozère (Lozère, France). Ann Sci For 43:147–164
Dyer ML, Meentemeyer V, Berg B (1990) Apparent controls of mass loss rate of leaf litter on a regional scale. Litter quality versus climate. Scand J For Res 5:311–323
Fließbach A, Martens R, Reber HH (1994) Soil microbial biomass and microbial activity in soils treated with heavy metal contamined sewage sludge. Soil Biol Biochem 26:1201–1205
Focardi S, Capizzi D, Monetti D (2000) Competition for acorns among wild boar (Sus scrofa) and small mammals in a Mediterranean woodland. J Zool 250:329–334
Groot Bruinderink GWTA, Hazebroek E, van der Voot H (1994) Diet and condition of wild boar, Sus scrofa scrofa, without supplementary feeding. J Zool 233:631–648
Guidotti S, Pignatti S, Testi A (2010) Microclimatic responses of plant communities to climatic changes: a study case in the Mediterranean coastal vegetation near Rome. Annali di Botanica (Roma) 0:139–148
Insam H, Hutchinson TC, Reber HH (1996) Effect of heavy metal stress on the metabolic quotient of the soil microflora. Soil Biol Biochem 28:691–694
Lagomarsino A, Benedetti A, Marinari S, Pompili L, Moscatelli MC, Roggero PP, Lai R, Ledda L, Grego S (2011) Soil organic C variability and microbial functions in a Mediterranean agro-forest ecosystem. Biol Fertil Soils 47:283–291
Mecella G (2000) Metodi di analisi delle acque per uso agricolo e zootecnico. Franco Angeli Editore, Italy
Mellina AS, Pompili L, Benedetti A (2005) Caratterizzazione funzionale del suolo di dune costiere stabilizzate in ecosistema naturale mediterraneo. Atti Convegno Nazionale della Società Italiana Scienza del Suolo, Il Suolo: sistema centrale nell’ambiente e nell’agricoltura, volume riassunti pp.10, Bari 21–24 Giugno
Muys B (1995) The influence of tree species on humus quality and nutrient availability on a regional scale (Flanders, Belgium). In: Nutrient uptake and cycling in forest ecosystems. Kluwer Academic Publishers, pp 649–660
Muys B, Lust N, Granval P (1992) Effects of grassland afforestation with different tree species on earthworm communities, litter decomposition and nutrient status. Soil Biol Biochem 24:1459–1466
Naeem S, Thompson LJ, Lawler SP, Lawton JH, Woodfin RM (1994) Declining biodiversity can alter the performance of ecosystems. Nature 368:734–737
Odum EP (1969) The strategy of ecosystem development. Science 164:242–270
Official Methods of Soil Chemical Analysis (1994) Ministero delle Risorse Agricole. Alimentari e Forestali (MiRAAF), Rome, p 207
Olson JS (1963) Energy storage and the balance of producers and decomposers in ecological systems. Ecology 44:322–331
Picci G, Nannipieri P (2002) Metodi di analisi microbiologica del suolo. Franco Angeli Editore, Italy
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A (1997a) Studio della fertilità biologica di un pascolo inquinato da metalli pesanti. Atti del XV Convegno Nazionale Società Italiana Chimica Agraria. Patron Editore, Bologna
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A (1997b) Uso di indicatori biochimici di attività microbica nello studio della fertilità e della qualità di suoli a differente copertura vegetale. In: Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A (1998a) Soil quality indicators for the risk of desertification in Mediterranean ecosystem. Book of abstracts “international seminar of indicators for assessing desertification in the Mediterranean”, 18–20 September, Porto Torres (Cagliari)
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A, Sequi P (1998b) Defining soil quality in mediterranean forest systems, note II: microbial biomass activity. Fresenius Environ Bull 7:447–457
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A, Sequi P (1999) Use of biochemical indexes in the mediterranean environment: comparison among soils under different forest vegetation. J Microbiol Methods 36:21–28
Pinzari F, Trinchera A, Benedetti A (2000) Indicatori di qualità del suolo in ecosistemi mediterranei. Memorie di Scienze Fisiche e Naturali, Rendiconti della Accademia Nazionale delle scienze detta dei XL serie V. vol XXIV parte II
Ponge JF, Sartori G, Garlato A, Ungaro F, Zanella A, Jabiol B, Obber SF (2014) The impact of parent material, climate, soil type and vegetation on Venetian forest humus forms: a direct gradient approach. Geoderma 226–227:290–299
Raich JW, Schlesinger WH (1992) The global carbon dioxide flux in soil respiration and its relationship to vegetation and climate. Tellus 44B:81–99
Rice EL (1979) Allelopathy, an update. Bot Rev 45:15–109
Riffaldi R, Saviozzi A, Levi-Minzi R (1996) Carbon miner alization kinetics as influenced by soil properties. Biol Fertil Soils 22:293–298
Scarascia Mugnozza GT (1999a) Italian efforts and Italy-IPGRI cooperation in the safeguard and development of plant genetic resources. XXV IPGRI-FAO. Rome, 9 March 1999. In: Rendiconti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, detta dei XL serieV vol XXIII parte II. pp 21–33
Scarascia Mugnozza GT (1999b) Biotechnology, genetic engineering, agrobiodiversity and biosphere sustainability. UNESCO “science for the twentyfirst century”, Budapest. In: Rendiconti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, detta dei XL, serie V vol XXIII, parte II. pp 35–40
Scarascia Mugnozza GT (2004) Il trattato internazionale sulle risorse filogenetiche: il pensiero di un genetista italiano. In: Rendiconti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, detta dei XL, vol XXVIII. pp 37–43
Scarascia Mugnozza GT, Perrino P (2002) The history of ex situ conservation and use of plant genetic resources. In: Engels JMM, Ramanatha Rao V, Brown AHD, Jackson MT (eds) Managing plant genetic diversity. IPGRI, Rome, pp 1–22
Schoenholtz SH, Van Miegroet H, Burger JA (2000) A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality: challenges and opportunities. For Ecol Manag 138:335–356
Sequi P (1989) Chimica del suolo. Patron Editore, Bologna
Sequi P (1995) Studio e gestione della sostanza organica del suolo in ambiente mediterraneo. Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Sequi P (1997) Studio e gestione della sostanza organica del suolo in ambiente mediterraneo. Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Sequi P, De Nobili M, Leita L, Cercignani G (1986) A new index of humification. Agrochim 30:175–179
Shinozuka T, Shibata M, Yamaguchi T (2004) Molecular weight characterization of humic substances by MALDITOF-MS. J Mass Spectrom Soc Jpn 52–1:29–32
Sjarmidi A, Spitz F, Valet G (1992) Food resource used by wild boar in Southern France. In: Spitz F, Janeau G, Gonzalez G, Aulagnier S (eds) Ongulés/Ungulates 91. S.F.E.P.M.-I.R.G.M, Paris, pp 171–173
Springer U, Klee J (1954) Prüfung der Leistungsfähigkeit von einigen wichtigeren Verfahren zur Bestimmung des Kohlemstoffs mittels Chromschwefelsäure sowie Vorschlag einer neuen Schnellmethode. Z Pflanzenernähr Dang Bodenk 64:1
Trinchera A, Pinzari F, Riccardi C, Benedetti A (1997) Turnover della sostanza organica del suolo in aree sottoposte ad inquinamento da metalli pesanti nella Tenuta Presidenziale di Castelporziano. Progetto di Monitoraggio Ambientale della Tenuta Presidenziale di Castelporziano, Creazione di un Sistema Informativo Territoriale Ambientale Castelporziano (SITAC) Rapporto
Trinchera A, Pinzari F, Benedetti A (1998a) Valutazione dell’impatto del pascolamento di cinghiali (Sus scrofa L.) sulla fertilità del suolo in area mediterranea. Atti del Convegno Annuale della Società Italiana della Scienza del Suolo (S.I.S.S). Soc Italiana della Sci del Suolo 2:295–303
Trinchera A, Pinzari F, Benedetti A, Sequi P (1998b) Defining soil quality in mediterranean forest systems: note I: organic matter turnover. Fresenius Environ Bull 7:437–446
Trinchera A, Pinzari F, Benedetti A, Sequi P (1999a) Use of biochemical indexes and changes in organic matter dynamics in a Mediterranean environment: a comparison between soils under arable and set-aside management. Org Geochem 30:453–459
Trinchera A, Pinzari F, Fiorelli F, Marchionni M, Benedetti A (1999b) Duna antica e duna recente: due ecosistemi a confronto. Boll della Soc Italiana della Sci del Suolo 48:399–416
Trinchera A, Pinzari F, Benedetti A (2000) Studio del turnover della sostanza organica di un pascolo sottoposto ad inquinamento da metalli pesanti. Atti XVIII Convegno Nazionale della Società Italiana di Chimica Agraria, Catania
Trinchera A, Benedetti A, Antonelli M, Salvatori S, Nisini L (2007) Organic matter characterisation of amended soils under crop rotation in Mediterranean area. Geophys Res Abstr 9:7635
Violante P (1999) Metodi di analisi chimica del suolo. Franco Angeli Editore, Italy
VV AA (2000) Indicatori per la qualità del suolo prospettive ed applicabilità. In: Memorie di Scienze Fisiche e Naturali, Rendiconti della Accademia Nazionale delle Scienze detta dei XL serie V, vol XXIV Parte II
Wardle DA, Ghani A (1995) A critique of the microbial metabolic quotient (qCO2) as a bioindicator of disturbance and ecosystem development. Soil Biol Biochem 27:1601–1610
Wardle DA, Nicholson KS (1996) Synergistic effects of grassland plant species on microbial biomass and activity: implications for ecosystem-level effects of enriched plant diversity. Funct Ecol 10:410–416
Whittaker RH (1974) Climax concepts and recognition. In: Knapp R (ed) Vegetation dynamics. Springer, Netherlands, pp 137–154
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This peer-reviewed article is a result of the multidisciplinary project coordinated by the “Accademia Nazionale delle Scienze detta dei XL”, Rome, Italy, in the area of the Presidential Estate of Castelporziano near Rome.
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Trinchera, A., Baratella, V. & Benedetti, A. Defining soil quality by different soil bio-indexes: the Castelporziano reserved area experience. Rend. Fis. Acc. Lincei 26 (Suppl 3), 483–492 (2015). https://doi.org/10.1007/s12210-014-0369-y
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