Sopra la chioma e aggiunte di azoto al sottobosco portano a modelli divergenti di ritenzione spaziale-temporale dell’azoto in una foresta temperata

Perché l’azoto in più nelle foreste è importante

In tutto il mondo, le attività umane stanno immettendo nelle foreste sempre più azoto reattivo, un nutriente chiave presente nei fertilizzanti e nell’inquinamento atmosferico. Questa ricaduta invisibile può stimolare la crescita degli alberi, ma può anche destabilizzare i suoli, i corsi d’acqua e la biodiversità. Per prevedere quale futuro ci attende, agli scienziati serve sapere una cosa semplice ma sorprendentemente complessa: quando l’azoto arriva in una foresta, dove finisce effettivamente? Questo studio affronta la questione confrontando l’azoto aggiunto sopra la chioma con l’azoto spruzzato direttamente sul suolo del sottobosco in una foresta temperata in Cina.

Due modi in cui l’azoto entra in una foresta

La maggior parte degli esperimenti che simulano l’inquinamento da azoto aggiunge semplicemente fertilizzante al suolo. In realtà, però, gran parte dell’azoto presente in pioggia, neve e particelle asciutte colpisce prima la chioma fogliare, dove può essere intercettato, trasformato o persino perso prima di raggiungere il suolo. I ricercatori hanno sfruttato una giovane foresta di quercia secondaria nelle montagne Qinling, una regione diventata un punto caldo per il deposito atmosferico di azoto. Hanno utilizzato droni per spruzzare piccole quantità di azoto arricchito con un “tag” isotopico stabile sopra la chioma e irroratori a zainetto per applicare lo stesso azoto marcato sotto la chioma, nel sottobosco e nel suolo. Tracciando questo tracciante innocuo per un anno intero, hanno potuto seguire con insolita precisione il percorso dell’azoto nelle foglie, nel legno, nelle radici e negli strati del suolo.

Seguire l’azoto marcato attraverso la foresta

Il team ha applicato due forme comuni di azoto inorganico, ammonio e nitrato, sia nei trattamenti sulla chioma sia in quelli del sottobosco. Hanno quindi campionato fogliame, rami, fusti, piante del sottobosco, radici e suoli fino a 40 centimetri a diversi intervalli temporali nell’arco di 365 giorni. Il tag isotopico ha permesso di separare l’azoto appena aggiunto dalla scorta già presente nella foresta. Subito dopo l’applicazione, la fertilizzazione del sottobosco ha portato a una quota maggiore del nuovo azoto ritrovata complessivamente nell’ecosistema rispetto alla fertilizzazione della chioma, principalmente perché poco veniva intercettato o perso prima di raggiungere il terreno. Tuttavia, nell’arco dell’anno, questa differenza si è attenuata: al giorno 365 la foresta aveva trattenuto circa l’82 percento del tracciante aggiunto con applicazione al sottobosco e quasi il 70 percento quando applicato alla chioma, indicando un consistente immagazzinamento a lungo termine in entrambi gli scenari.

Diversi luoghi di stoccaggio per gli apporti alla chioma e al suolo

Nonostante la ritenzione totale risultasse simile, il luogo dove l’azoto veniva immagazzinato differiva nettamente tra i due metodi. Quando aggiunto sopra la chioma, una quota maggiore del tracciante si è infine accumulata nella biomassa arborea, specialmente nei fusti legnosi, che sono diventati il più grande serbatoio singolo dopo un anno. In questo caso, gli alberi trattenevano quasi il doppio del nuovo azoto rispetto al suolo e una quota maggiore si è spostata anche negli strati più profondi del terreno. Al contrario, quando l’azoto è stato applicato al suolo forestale, è stato prima catturato intensamente da arbusti del sottobosco, erbe e lettiera superficiale, e poi immagazzinato in misura crescente nei primi 40 centimetri di suolo. L’aggiunta al sottobosco ha quindi promosso un’alta ritenzione negli strati superficiali del suolo piuttosto che nel legno degli alberi, riflettendo un’assimilazione immediata da parte di radici e microrganismi prossimi alla superficie e un minore filtraggio da parte della chioma.

Come la forma dell’azoto ne plasma il destino

Anche la forma chimica dell’azoto ha influenzato il modo in cui si è mosso nella foresta. Nel complesso, l’ecosistema ha trattenuto quantità totali simili di ammonio e nitrato, ma le piante hanno mostrato una chiara preferenza per il nitrato. Alberi e arbusti hanno incorporato più nitrato nei loro tessuti, in particolare nei fusti a lunga vita, mentre i suoli hanno trattenuto ammonio e nitrato in quantità approssimativamente comparabili. Questo schema probabilmente deriva dal fatto che il nitrato è più mobile nell’acqua del suolo e più facilmente trasportato all’interno delle piante, mentre l’ammonio tende ad aderire alle particelle del suolo. È interessante notare che, in questo sito relativamente ricco di azoto, microrganismi e chimica del suolo sono stati in grado di immobilizzare entrambe le forme in modo efficiente, contribuendo a evitare che gran parte dell’azoto aggiunto venisse rapidamente perduto.

Cosa significa per le foreste e il clima

Per un osservatore non specialista, il messaggio chiave dello studio è che il modo in cui si simula l’inquinamento da azoto negli esperimenti può influenzare fortemente le risposte che otteniamo. Aggiungere azoto solo al suolo tende a sovrastimare quanto finisce nei suoli superficiali e a sottovalutare il ruolo della chioma come guardiana e hub di stoccaggio a lungo termine nel legno e negli strati più profondi del suolo. In questa giovane foresta temperata, l’azoto che cade sulla chioma alimenta lentamente gli alberi e il suolo più profondo, mentre l’azoto che raggiunge direttamente il sottobosco viene rapidamente trattenuto da piccole piante e dal suolo superficiale. Entrambe le vie possono immagazzinare una larga quota dell’azoto in arrivo, ma in luoghi diversi e su scale temporali differenti. Queste intuizioni dovrebbero aiutare a migliorare i modelli che collegano l’inquinamento da azoto alla crescita forestale e al sequestro di carbonio, raffinando in ultima istanza le previsioni su come le foreste risponderanno ai cambiamenti continui della qualità dell’aria.

Citazione: Yang, Z., Guerrieri, R., Ye, N. et al. Above canopy and understory nitrogen additions lead to divergent spatio-temporal nitrogen retention patterns in a temperate forest. Commun Earth Environ 7, 316 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03313-5

Parole chiave: deposito di azoto, chioma forestale, nutrienti del suolo, tracciamento con isotopi stabili, sequestro del carbonio