Corso di laurea: SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI (LM-73) Programmazione per l'A.A. 2021/2022  

The class and lab. activities lectures will be focused on the following groups of topics/abilities.
- General introduction to plant biotechnology: history, global significance of modern plant biotechnology, biotech trees;
- Model plants for tree species: the need of a model plant for tree species;
- Vegetative propagation and tissue culture (tree cloning, micropropagation, cryopreservation, callus culture, haploid plants, protoplast isolation, production of secondary metabolites);
- General introduction to the genetically modified trees; Methods of genetic transformation of forest trees (Agrobacterium, biolistic, and electroporation)
- Applications of recombinant DNA technology for the improvement of forest trees
- General introduction to the Omics sciences (genomics, proteomics and metabolomics)
- Sequencing of tree species (history and main methodologies), Next generation sequencing
- Molecular markers history, molecular markers currently used in plant biotechnology
- Marker Assisted Selection

1. Plant Cell Culture, essential methods (2010). Edited by M.R. Davey and P. Anthony. Wiley-Blackwell.
2. Tree biotechnology (2014). Edited by K. G. Ramawat, J. M. Mérillon, M. R. Ahuja. CRC Press.
3. Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century (2012). Edited by Altman A and Hasegawa PM. Accademic Press.
4. Plants, genes, and Crop Biotechnology (2003). Edited by M.J. Chrispeels & D.E. Sadava. Jones and Bartlett publishers.
Non-attending students are encouraged to contact the teacher for information about the program, teaching materials, and how to evaluate the benefit.

Il corso è organizzato in quattro sezioni principali:
1) richiami sui principi di genetica di base (genetica mendeliana e molecolare);
2) genetica di popolazioni;
3) genetica quantitativa;
4) principi di base del miglioramento genetico degli alberi forestali.

1) RICHIAMI SUI PRINCIPI DI GENETICA DI BASE

a) Genetica mendeliana
- Principi Mendeliani
Incroci monoibridi: i principi della dominanza e segregazione; incroci diibridi: il principio dell'assortimento indipendente.
- Estensione dei principi Mendeliani: dominanza parziale, codominanza, alleli multipli, epistasia, associazione, pleiotropia.

b) Genetica molecolare e citogenetica
- Struttura degli acidi nucleici: DNA e RNA.
- Il dogma centrale della biologia molecolare: replicazione, trascrizione e traduzione, il codice genetico.
- Struttura e regolazione genica.
- L'organizzazione del DNA nei cromosomi, mitosi e meiosi, teoria cromosomica dell'eredità,
- Genomica.
- Mutazioni.
- Poliploidia.

- Cause e tipi di variabilità nei popolamenti forestali.

2) GENETICA DI POPOLAZIONI
- Struttura genetica delle popolazioni: frequenze alleliche e genotipiche.
- La legge dell'equilibrio di Hardy-Weinberg: assunzione e previsioni della legge; implicazioni della legge nelle popolazioni naturali.
- Sistemi di accoppiamento e inbreeding: influenza dell'inbreeding sulle frequenze genotipiche, coefficiente di inbreeding, depressione da inbreeding negli
alberi forestali.
- Effetto dei fattori evolutivi (mutazione, migrazione, selezione e deriva genetica) sulla struttura genetica delle popolazioni degli alberi forestali.

3) GENETICA QUANTITATIVA
- Caratteristiche dei caratteri quantitativi.
- Analisi dell'entità e distribuzione della variabilità fenotipica per un carattere quantitativo; principi di statistica di base: campioni e popolazioni, distribuzioni di frequenza, media, varianza e deviazione standard, correlazione e analisi di regressione.
- Stima del contributo relativo degli effetti ambientali e genetici sulla variabilità fenotipica osservata: ereditabilità e sua stima nelle specie forestali.
- Stima del valore genotipico dei fenotipi parentali mediante analisi della progenie: valore riproduttivo e clonale; attitudine combinatoria generale e
specifica.
- Guadagno genetico o progresso genetico in un programma di miglioramento: guadagno genetico realizzato o stimato sulla base della teoria della genetica
quantitativa; guadagno genetico clonale e riproduttivo.
- Correlazioni genetiche: correlazioni tra due distinti caratteri, correlazione tra lo stesso carattere espresso a differenti età o fasi di sviluppo (correlazione
tra la fase giovanile ed adulta); correlazione tra lo stesso carattere rilevato in differenti ambienti (interazione genotipo x ambiente).

4) PRINCIPI DI BASE DEL MIGLIORAMENTO GENETICO DEGLI ALBERI FORESTALI
- Linee guida e principi per il miglioramento dei popolamenti forestali che si rinnovano naturalmente.
- Scopi e struttura dei programmi di miglioramento degli alberi forestali.
- Principali attività e tipi di popolazioni in un ciclo di un programma di miglioramento genetico degli alberi forestali.
- Caratteristiche dei diversi tipi di popolazioni: popolazione di base, popolazione selezionata, popolazione riproduttiva, popolazione esterna.
- Popolazione di propagazione: arboreti da seme clonali e arboreti da semi ottenuti mediante semenzali.
- Obiettivi e funzione dei test genetici e loro importanza nelle fasi di un programma di miglioramento genetico.

Appunti dalle lezioni e diapositive del corso fornite dal docente;
Libro di testo: Forest Genetics (2009), Editors: White T.L., Adams W.T., Neale D.B. ISBN 9781845932855.

PROGRAMME TOPICS

Morphologic and functional features of the main organs of forest trees: adaptation and acclimation

Growth and development of forest trees and responses to environmental factors and stresses

Tree architecture and forest microclimate

Transpiration, water relations and stress

Photosynthesis, respiration and carbon cycle of forest ecosystems

Quantitative methods for forest ecophysiological analyses (lab)

Introduction to ecophysiological process based mathematical models

Textbooks

Thomas P. Trees: their natural history. Cambridge University Press, 2000.

Hirons A. D., Thomas P. Applied tree biology Wiley, 2018.

Hans Lambers, F. Stuart Chapin III, Thijs L. Pons. Plant Physiological Ecology. Second Edition. Springer 2008.

I. Introduction
Soil and its different definitions
Role and position of soils in terrestrial ecosystems
Ecosystem services and soil functions
Concepts of chemical and biological fertility

II. Indicators of soil quality and health
Review of concepts of soil quality, soil health and soil security. Rationale for the use of soil indicators and specific requisites. Physical, chemical and biological indicators. Static and dynamic descriptors.
Pools and processes.
Main bioindicators: definitions and functions.
Soil health and resilience
Soil quality indexes

III. Soil organic matter (SOM)
Main features, composition, physical, chemical and biological properties.
SOM as a complex indicator of soil quality. Quantity and quality of SOM
Role of SOM to maintain soil fertility, to promote carbon storage and as the site of tight interactions with soil biota. Pools of ecological relevance.

IV. Soil microbial biomass
Definition, composition and main characteristics
Factors influencing microbial biomass development. Trophic conditions and adaptation strategies. Functions of soil microrganisms and their specific role within nutrient cycles.
How to study microbial biomass. Quantitative and qualitative approaches. FE method, SIR, multi-SIR, CLPP techniques. Concepts of genetic and functional diversity.
Microbial indexes: the microbial quotient, significance and measurement.

V. Mineralization processes (C & N mineralization)
Significance of mineralization processes to guarantee soil fertility
C mineralization. Soil respiration and its components: definition and measurement
Microbial indexes: the metabolic and the mineralization quotients: significance and measurement
N mineralization. Mineralization potential and in situ measurements

VI. Soil enzymes
Definitions and main features. Notes on enzyme kinetics: general infos. Localization and origin of soil enzymes. Classes of soil enzymes. Functions and stability of enzymes in soil. Immobilized enzymes.
Intra- and extracellular enzymes.
Determination of enzyme activities by means of different methods : colorimetric and fluorimetric techniques. Specific activities. Real and potential activity.

VII. Drivers of global soils change:
Natural and anthropogenic pressures (climate changes, land use changes, pollution)
Threats to soil functions
Soil degradation, soil loss

VIII. How to plan a monitoring activity
WWWHWWW scheme.
Experimental design, sampling schemes.
How to choose the right indicators. New sets of indicators.
Presentation of specific case studies in forest soils


Laboratory classes (if allowed)
1 - Determination of soil respiration
2 - Determination of acid phosphatase activity

Working group
Presentation to the class of a scientific article selected from the recent literature

Texts
1) Brady NC, Weil RR, 2016
The nature and properties of soils, XV Ed. (Chapt. 1, 11, 12, 20), XIV Ed.(Chapt. 2, 12, 13, 21) or XIII Ed. (Chapt. 1-11-12-20)(University Library)

2) FAO and ITPS., 2015.
Status of the World’s Soil Resources (SWSR) – Main Report. Food and Agriculture Organization of the United Nations and Intergovernmental Technical Panel on Soils, Rome, Italy (selected chapters)

3) NERI Technical Report No. 388, 2002
Microorganisms as indicators of soil health,

4) European Commission - DG ENV, Report 2010
Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers,

5) Gardi C., Jeffrey J. , 2009
Soil biodiversity, JRC Scientific and Technical Reports

6) Shukla G., Varma A., 2011,
Soil enzymology –Springer Verlag
(selected chapters)

Course slides may be only used as a guide to prepare the exam

1. GHGs cycles, atmosphere and climate change
2. Monitoring carbon stocks changes in biomass and soil with inventory approaches
3. Monitoring canopy productivity and dynamics through periodic measurements of stock changes
4. Monitoring GHGs exchanges using chambers and practical applications
5. Monitoring GHGs exchanges using the Eddy Covariance technique: from setup to results (theory, sensors, fluxes calculation and correction, gapfilling, partitioning, evaluation)
6. Micrometeorological measurements and link to carbon and other GHGs monitoring
7. Remote sensing, phenology and Sun Induced Fluorescence
8. Global monitoring networks, data access and analysis
9. Data management, organization and interpretation

Burba, George. (2013). Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural and Regulatory Applications: A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. 10.13140/RG.2.1.4247.8561.

Aubinet M., Vesala T., Papale D (2012). Eddy Covariance - A Practical Guide to Measurement and Data Analysis. Springer, ISBN: 978-94-007-2351-1

The ICOS Instructions for Ecosystem measurements: http://www.icos-etc.eu/documents/instructions

Datasets e materiale forniti durante il corso (Moodle)

What is remote sensing and what is it used for?
-Optical Image Formation Process: at-Sensor - Radiance and Reflectance
-Spectral response of main land cover classes
-Vegetation indices

Type of remotely sensed data
-Satellite, airborne and drone platforms
-Multispectral and hyperspectral sensors
Resolution
-Image data preprocessing by data providers

Geodata handling and image data pre-processing in GIS
-Field work: acquisition of reference data
-Data preprocessing: image data enhancement
-Creating a geographic database: digitizing and managing coordinate systems

Remote sensing data applications to forest resource mapping
-Introduction to digital image processing techniques
-Photointerpretation for land cover and forest type mapping
-Automated classification of satellite images
-Forest change detection

- Remote Sensing and Image Interpretation (2015)- T.M. Lillesand, R.W. Kiefer, J.W. Chipman, Wiley International Edition
- Remote Sensing and Gis for Ecologists: Using Open Source Software (2016). M.Wegmann, B. Leutner and S. Dech, Pelagic Publishing

Le invasioni biologiche: concetti generali e glossario; concetto di introduzione, naturalizzazione, acclimatamento e invasione; esempi di invasioni biologiche; fattori associati al rischio di introduzione. Patogeni Invasivi Forestali: dimensione del problema. Corridoi di introduzione: commercio di piante vive; commercio di legname; commercio di semi e materiale di propagazione; corridoi non regolati – manufatti in legno; esempi. Strategie di invasione: ‘host jump’; formazione di ibridi con specie native; evoluzione differenziale. Impatti: economico, sulla biodoversità; sulla fissazione del carbonio; sul patrimonio culturale; esempi. I regolamenti fitosanitari: la convenzione internazionale per la protezione delle piante (ICPP); l’accordo SPS: gli standard internazionali ISPS; le organizzazioni per la protezione delle piante (NPPO, RPPO); EPPO: ruolo e servizi; le liste di organismi da quarantena; gli standard EPPO; la Pest Risk Analysis (PRA). Patogeni Forestali Invasivi: Situazione Europea, vulnerabilità dei singoli stati alle invasioni. La Pest Risk Analysis: concetti e esempi. Problemi dell’attuale legislazione fitosanitaria; possibili soluzioni: la ricerca dei centri di origine dei patogeni forestali; la strategia delle piante sentinella. Introduzione alla diagnostica; diagnostica serologica: anticorpi monoclonali e policlonali; gli antigeni; i test ELISA; metodi molecolari: PCR; concetto di marcatore; caratteristiche dei marcatori per la diagnostica molecolare; primer universali e specifici; applicazioni pratiche; multiplex e nested PCR; PCR quantitativa, TaqMan e SYBR Green; esempi applicativi; prova di vitalità dei patogeni: uso di mRNA come templare; l’approccio dqRT-PCR; l'approciio HTS; uso dei diagnostic standards della EPPO. Monitoraggi fitosanitari: introduzione; proximal e remote sensing, vantaggi e svantaggi. Il monitoraggio fitosanitario in Europa (l’esempio della Francia); situazione dei monitoraggi in Italia. Il monitoraggio ICP delle foreste europee, livello 1 e 2. I virus delle piante: struttura, ciclo, epidemiologia, sintomatologia, tassonomia, diagnosi e controllo. Esempi di malattie evirali. Fitoplasmi e spiroplasmi: struttura, ciclo, epidemiologia, sintomatologia, tassonomia, diagnosi e controllo. Esempi di malattie da Mollicutes. I batteri: struttura, ciclo, epidemiologia, sintomatologia, tassonomia, diagnosi e controllo. Esempi di malattie batteriche. Oomycetes: struttura, ciclo, epidemiologia, sintomatologia, tassonomia, diagnosi e controllo. Esempi di malattie da Phytophthora. Attività di laboratorio: raccolta dei campioni; osservazione allo stereomicroscopio e microscopio ottico; isolamento in coltura pura; applicazione delle chiavi di identificazione; estrazione del DNA da colture fungine; elettroforesi in gel di agarosio; preparazione delle reazione per PCR; amplificazione e verifica del risultato (sequenza e BLAST su GeneBank).

Dispense del professore; articoli scientifici; siti web; software online

Il corso prevede l'analisi di testi, soprattutto scientifici, allo scopo di verificare:
struttura e obiettivi comunicativi;
pertinenza lessicale;
organizzazione, chiarezza e coerenza.
Parallelamente, agli studenti viene richiesto di produrre testi e strutture simili su specifiche tematiche assegnate o su argomenti di loro interesse.

Muchmore-Vokoun, April, et al., Great Writing 2: Great Paragraphs, 5th ed., National Geographic Learning, 2019

Folse, Keith S. et al., Great Writing 5: From Great Essays to Research, 5th ed., National Geographic Learning, 2020

E. Zemach, Dorothy et. al. Academic writing: from paragraph to essay, Macmillan, 2005

Inoltre verranno utilizzati articoli di argomento scientifico di recente pubblicazione.

1. Introduzione e obiettivi del corso. Selvicoltura naturalistica e selvicoltura sostenibile: basi teoriche e principi applicativi. Effetti della selvicoltura sulle caratteristiche genetiche dei boschi. Risorse forestali in Europa: una prospettiva integrata su servizi ecosistemici, disturbi e minacce. Importanza della bioeconomia forestale in Europa.
2. Foreste europee: una panoramica ecologica. Fasce di vegetazione forestale in Italia. Classificazione delle foreste europee. Tipologie di foreste europee: la matrice delle specie forestali. Ripopolamento forestale in Europa nel postglaciale.
3. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste mediterranee: macchia mediterranea, pinete di pini mediterranei (Pinus halepensis, P. pinaster, P. pinea); querceti sempreverdi (Quercus ilex, Q. suber, Q. coccifera). Produzione legnosa delle foreste mediterranee. Selvicoltura di alcune specie forestali minori dell’ambiente Mediterraneo.
4. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste della fascia basale: querceti caducifoglie (Quercus robur, Q. petraea, Q. pubescens, Q. frainetto, Q. cerris, Q. trojana); castagneti (Castanea sativa). Cenni su latifoglie correlate alle querce (Carpinus spp., Acer spp., Fraxinus spp.). Cenni sulla vegetazione degli ambienti ripariali in Europa. Produzione legnosa delle foreste della fascia basale. Cenni sulla vegetazione degli ambienti ripariali in Europa.
5. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste della fascia montana: Faggete (Fagus sylvatica); Abetine (Abies alba); Pinete montane (P. sylvestris, P. nigra, P. laricio, P. leucodermis). Cenni sulla selvicoltura delle grandi latifoglie esigenti comuni a più fasce di vegetazione. (Acer spp., Tilia spp., Fraxinus excelsior, Prunus avium). Produzione legnosa delle foreste montane.
6. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste subalpine: peccete (Picea abies). Lariceti, cembreti, pinete di pino uncinato, mughete (Larix decidua, Pinus cembra, Pinus uncinata, Pinus mugo). Produzione legnosa delle foreste subalpine.
7. Cenni su materiali forestali di moltiplicazione e vivaistica forestale. Piantagioni forestali: finalità e criteri operativi. Cenni su selvicoltura clonale, selvicoltura a turni brevi, ripristino di aree forestali.

Bernetti G., 1995 - Selvicoltura speciale. - UTET, Torino.

WOOD BASED BIOCOMPOSITES

Richiamo sulle principali caratteristiche del legno. Chimica del legno, difetti biotici e abiotici. hemicellulose, extractives (terpens, tannins, quinones, lignans).
Durabilità, classi di rischio, permeabilità del legno, weathering.
Normativa tecnica ed enti di normazione.
Legno massiccio: strutture portanti classificazione del legno per uso strutturale, utilizzo delle normative tecniche. Classificazione della qualità del legno. Marcatura CE.
Estrattivi del legno, sughero, gomme, altri prodotti non legnosi. Wood Preservants and consolidants.
Modifiche del legno; trattamenti termici (thermowood, Plato-wood, Moldrup), modificazioni chimiche (acetilazione, alcol furfurilico, isocianati), proprietà del legno chimicamente modificato.
Incollaggio del legno e adesivi. Legno liquefatto, legno frizionato, colle naturali (proteine, amido, tannini, nanofibrille di cellulosa, lignina, lignosulfonati)
Pannelli di legno massiccio e travi lamellari: compensati, X-LAMS, lamellari, KVH, LVL, PVL etc. EN technical standards
Biocompositi a base di particelle: pannelli di particelle (waferboard, flakeboards, OSB, LVL, etc.)
Compositi a base di fibre (MDF, HDF, LDF), wood-plastic compositi (WPC),
Cellulose nanopapers, nanocompositi a base di cellulosa, schiume e gels. trattamento del legno a base di plasma.
Bioraffineria, legno riciclato.
Nanoparticelle di lignina e di cellulosa.
Biocoatings, bio-adesivi, packaging.
Wood polymers composite
Organizzazione della filiera

Rowell. 2013. Handbook of wood chemistry and wood composites. CRC Press
Ansell 2015, Wood Composites. Elsevier publishing.
Slides of the teacher.
Tsoumis 1991. Wood Science and Technology
APA Engineered wood handbook
Suggested Review Articles by the teacher

Il concetto di gestione forestale sostenibile
Le funzioni del bosco
Gli strumenti della gestione forestale sostenibile
Livelli della pianificazione forestale in Italia
Le fasi della pianificazione territoriale e quelle dell’assestamento forestale classico
Definizione di Assestamento forestale
Oggetto, Obiettivo, Attori del Piano di assestamento
La fase conoscitiva del Piano di assestamento
I comparti forestali: compresa, particella, sottoparticella, incluso forestale
Criteri di suddivisione di un a superficie forestale in particelle
Concetto e dimensioni del Bosco normale
I tipi di turno
Tipi di ripresa
L’assestamento del ceduo matricinato: il metodo planimetrico spartitivo e il metodo planimetrico organico
L’assestamento della fustaia coetanea produttiva:
- Normalità planimetrico cronologica, normalità strutturale, normalità provvisionale, normalità incrementale.
- Calcolo della ripresa: Metodo camerale austrico, principio di Paulsen-Hundesagen e formule derivate
Assestamento della fustaia disetanea produttiva:
- Costruzione della curva di distribuzione normale
- Calcolo della ripresa
- Il periodo di curazione
I metodi colturali:
- Metodo del controllo
- Metodo colturale
- ll principio del controllo.
Struttura ed elaborati del Piano di assestamento forestale:
- principali parti della Relazione
- gli allegati
La gestione forestale di fronte alle sfide del cambiamento globale.
Il superamento del Bosco normale: dalla previsione al controllo. La gestione "vicino alla natura" nelle sue diverse espressioni.
Il bosco come sistema biologico complesso e adattativo. La gestione sistemica.
La pianificazione della foresta con prevalente uso di protezione dai pericoli naturali.
La pianificazione forestale a scala di paesaggio: caratteristiche generali, peculiarità, benefici, fasi operative.
Il processo partecipativo nella pianificazione forestale.

Piermaria Corona, Anna Barbati, Barbara Ferrari, Luigi Portoghesi
Pianificazione Ecologica dei Sistemi Forestali
Compagnia delle Foreste, 2011

Richiami di Economia di mercato convenzionale
Economia ambientale
Economia ambientale delle foreste. Gestione sostenibile delle foreste e delle attività in foresta
Istituzioni forestali e politiche forestali, dalla scala globale a quella nazionale.
Strumenti di protezione e valorizzazione dei servizi ecosistemici forestali
Valutazione dei prodotti e servizi ecosistemici forestali. Analisi dei progetti in ambito forestale con metodi monetari e non-monetari

Turner, Pearce Bateman, 1993. Environmental Economics. An elementary introduction.
Altro materiale fornito dal docente

I vertebrati, origine, caratteristiche e classificazione del subphylum.
Pesci s.l.: caratteristiche generali e diversità; cenni sui pesci d’acqua dolce della fauna italiana.
Anfibi: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; gli urodeli e gli anuri della fauna italiana.
Rettili: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; i rettili terrestri e d’acqua dolce della fauna italiana.
Uccelli: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; l’avifauna italiana con particolare riguardo agli ambienti forestali e montani; cenni sugli uccelli delle zone umde e costiere.
Mammiferi: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; i mammiferi terrestri della fauna italiana con particolare riguardo agli ambienti forestali e montani; cenni sui mammiferi marini.
Aspetti di conservazione dei vertebrati terrestri della fauna italiana (specie estinte, specie minacciate, specie alloctone, specie problematiche).
Biogeografia dei vertebrati terrestri della fauna italiana.

La preparazione dell'esame può essere effettuata sulle slide mostrate a lezione, che il docente renderà disponibili allo studente. Per alcuni argomenti potrebbero essere resi disponibili articoli scientifici e saggi di approfondimento.

-Definizione portata di progetto e idrogramma di progetto;
-Tempo di Ritorno: significato, equazione, e implicazioni pratiche;
-Formula Razionale, teoria e pratica;
- Curve IDF - Intensità-Durata-Frequenza, teoria e pratica (Laboratorio con Excel);
- Modelli afflussi-deflussi per approcci a scala di evento;
- Ietogramma di progetto;
- Stima della precipitazione netta, il metodo NRCS-CN;
- Trasformazione afflussi-deflussi, approccio IUH e WFIUH;
- Strumenti GIS per applicazioni idrologiche;
- Software EBA4SUB: introduzione e discussione dei progetti (Laboratorio+lezioni frontali);
- Applicazione su casi di studio reali.

Applied Hydrology, Chow, Maidment, Mays,
McGraw-Hill

In aggiunga al testo sono resi disponibili sulla piattaforma GOMP articoli e altro materiale didattico utile, principalmente, allo svolgimento dell'esercitazione e del progetto.

Richiami di Economia di mercato convenzionale
Economia ambientale
Economia ambientale delle foreste. Gestione sostenibile delle foreste e delle attività in foresta
Istituzioni forestali e politiche forestali, dalla scala globale a quella nazionale.
Strumenti di protezione e valorizzazione dei servizi ecosistemici forestali
Valutazione dei prodotti e servizi ecosistemici forestali. Analisi dei progetti in ambito forestale con metodi monetari e non-monetari

Turner, Pearce Bateman, 1993. Environmental Economics. An elementary introduction.
Altro materiale fornito dal docente

Il concetto di gestione forestale sostenibile
Le funzioni del bosco
Gli strumenti della gestione forestale sostenibile
Livelli della pianificazione forestale in Italia
Le fasi della pianificazione territoriale e quelle dell’assestamento forestale classico
Definizione di Assestamento forestale
Oggetto, Obiettivo, Attori del Piano di assestamento
La fase conoscitiva del Piano di assestamento
I comparti forestali: compresa, particella, sottoparticella, incluso forestale
Criteri di suddivisione di un a superficie forestale in particelle
Concetto e dimensioni del Bosco normale
I tipi di turno
Tipi di ripresa
L’assestamento del ceduo matricinato: il metodo planimetrico spartitivo e il metodo planimetrico organico
L’assestamento della fustaia coetanea produttiva:
- Normalità planimetrico cronologica, normalità strutturale, normalità provvisionale, normalità incrementale.
- Calcolo della ripresa: Metodo camerale austrico, principio di Paulsen-Hundesagen e formule derivate
Assestamento della fustaia disetanea produttiva:
- Costruzione della curva di distribuzione normale
- Calcolo della ripresa
- Il periodo di curazione
I metodi colturali:
- Metodo del controllo
- Metodo colturale
- ll principio del controllo.
Nuovi orientamenti della pianificazione forestale
Struttura ed elaborati del Piano di assestamento forestale:
- principali parti della Relazione
- gli allegati
La pianificazione forestale di indirizzo territoriale.
La pianificazione forestale nelle aree protette.

Piermaria Corona, Anna Barbati, Barbara Ferrari, Luigi Portoghesi
Pianificazione Ecologica dei Sistemi Forestali
Compagnia delle Foreste, 2011

I vertebrati, origine, caratteristiche e classificazione del subphylum.
Pesci s.l.: caratteristiche generali e diversità; cenni sui pesci d’acqua dolce della fauna italiana.
Anfibi: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; gli urodeli e gli anuri della fauna italiana.
Rettili: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; i rettili terrestri e d’acqua dolce della fauna italiana.
Uccelli: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; l’avifauna italiana con particolare riguardo agli ambienti forestali e montani; cenni sugli uccelli delle zone umde e costiere.
Mammiferi: caratteristiche generali, adattamenti, diversità e classificazione; i mammiferi terrestri della fauna italiana con particolare riguardo agli ambienti forestali e montani; cenni sui mammiferi marini.
Aspetti di conservazione dei vertebrati terrestri della fauna italiana (specie estinte, specie minacciate, specie alloctone, specie problematiche).
Biogeografia dei vertebrati terrestri della fauna italiana.

La preparazione dell'esame può essere effettuata sulle slide mostrate a lezione, che il docente renderà disponibili allo studente. Per alcuni argomenti potrebbero essere resi disponibili articoli scientifici e saggi di approfondimento.

-Definizione portata di progetto e idrogramma di progetto;
-Tempo di Ritorno: significato, equazione, e implicazioni pratiche;
-Formula Razionale, teoria e pratica;
- Curve IDF - Intensità-Durata-Frequenza, teoria e pratica (Laboratorio con Excel);
- Modelli afflussi-deflussi per approcci a scala di evento;
- Ietogramma di progetto;
- Stima della precipitazione netta, il metodo NRCS-CN;
- Trasformazione afflussi-deflussi, approccio IUH e WFIUH;
- Strumenti GIS per applicazioni idrologiche;
- Software EBA4SUB: introduzione e discussione dei progetti (Laboratorio+lezioni frontali);
- Applicazione su casi di studio reali.

Applied Hydrology, Chow, Maidment, Mays,
McGraw-Hill

In aggiunga al testo sono resi disponibili sulla piattaforma GOMP articoli e altro materiale didattico utile, principalmente, allo svolgimento dell'esercitazione e del progetto.

1. Introduzione e obiettivi del corso. Selvicoltura naturalistica e selvicoltura sostenibile: basi teoriche e principi applicativi. Effetti della selvicoltura sulle caratteristiche genetiche dei boschi. Risorse forestali in Europa: una prospettiva integrata su servizi ecosistemici, disturbi e minacce. Importanza della bioeconomia forestale in Europa.
2. Foreste europee: una panoramica ecologica. Fasce di vegetazione forestale in Italia. Classificazione delle foreste europee. Tipologie di foreste europee: la matrice delle specie forestali. Ripopolamento forestale in Europa nel postglaciale.
3. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste mediterranee: macchia mediterranea, pinete di pini mediterranei (Pinus halepensis, P. pinaster, P. pinea); querceti sempreverdi (Quercus ilex, Q. suber, Q. coccifera). Produzione legnosa delle foreste mediterranee. Selvicoltura di alcune specie forestali minori dell’ambiente Mediterraneo.
4. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste della fascia basale: querceti caducifoglie (Quercus robur, Q. petraea, Q. pubescens, Q. frainetto, Q. cerris, Q. trojana); castagneti (Castanea sativa). Cenni su latifoglie correlate alle querce (Carpinus spp., Acer spp., Fraxinus spp.). Cenni sulla vegetazione degli ambienti ripariali in Europa. Produzione legnosa delle foreste della fascia basale. Cenni sulla vegetazione degli ambienti ripariali in Europa.
5. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste della fascia montana: Faggete (Fagus sylvatica); Abetine (Abies alba); Pinete montane (P. sylvestris, P. nigra, P. laricio, P. leucodermis). Cenni sulla selvicoltura delle grandi latifoglie esigenti comuni a più fasce di vegetazione. (Acer spp., Tilia spp., Fraxinus excelsior, Prunus avium). Produzione legnosa delle foreste montane.
6. Distribuzione, ecologia e selvicoltura delle foreste subalpine: peccete (Picea abies). Lariceti, cembreti, pinete di pino uncinato, mughete (Larix decidua, Pinus cembra, Pinus uncinata, Pinus mugo). Produzione legnosa delle foreste subalpine.
7. Cenni su materiali forestali di moltiplicazione e vivaistica forestale. Piantagioni forestali: finalità e criteri operativi. Cenni su selvicoltura clonale, selvicoltura a turno breve, ripristino di aree forestali.

Bernetti G., 1995 - Selvicoltura speciale. - UTET, Torino.
I libri sono disponibili presso la biblioteca universitaria
Il materiale didattico verrà distribuito durante il corso e/o reso disponibile sul web.

WOOD BASED BIOCOMPOSITES

Richiamo sulle principali caratteristiche del legno. Chimica del legno, difetti biotici e abiotici. hemicellulose, extractives (terpens, tannins, quinones, lignans).
Durabilità, classi di rischio, permeabilità del legno, weathering.
Normativa tecnica ed enti di normazione.
Legno massiccio: strutture portanti classificazione del legno per uso strutturale, utilizzo delle normative tecniche. Classificazione della qualità del legno. Marcatura CE.
Estrattivi del legno, sughero, gomme, altri prodotti non legnosi. Wood Preservants and consolidants.
Modifiche del legno; trattamenti termici (thermowood, Plato-wood, Moldrup), modificazioni chimiche (acetilazione, alcol furfurilico, isocianati), proprietà del legno chimicamente modificato.
Incollaggio del legno e adesivi. Legno liquefatto, legno frizionato, colle naturali (proteine, amido, tannini, nanofibrille di cellulosa, lignina, lignosulfonati)
Pannelli di legno massiccio e travi lamellari: compensati, X-LAMS, lamellari, KVH, LVL, PVL etc. EN technical standards
Biocompositi a base di particelle: pannelli di particelle (waferboard, flakeboards, OSB, LVL, etc.)
Compositi a base di fibre (MDF, HDF, LDF), wood-plastic compositi (WPC),
Cellulose nanopapers, nanocompositi a base di cellulosa, schiume e gels. trattamento del legno a base di plasma.
Bioraffineria, legno riciclato.
Nanoparticelle di lignina e di cellulosa.
Biocoatings, bio-adesivi, packaging.
Wood polymers composite
Organizzazione della filiera

Rowell. 2013. Handbook of wood chemistry and wood composites. CRC Press
Ansell 2015, Wood Composites. Elsevier publishing.
Slides of the teacher.
Tsoumis 1991. Wood Science and Technology
APA Engineered wood handbook
Suggested Review Articles by the teacher

PROGRAMME TOPICS
Morphologic and functional features of the main organs of forest trees: adaptation and acclimation
Growth and development of forest trees and responses to environmental factors and stresses
Tree architecture and forest microclimate
Transpiration, water relations and stress
Photosynthesis, respiration and carbon cycle of forest ecosystems
Quantitative methods for forest ecophysiological analyses (lab)
Introduction to ecophysiological process based mathematical models

Textbooks

Thomas P. Trees: their natural history. Cambridge University Press, 2000.

Hirons A. D., Thomas P. Applied tree biology Wiley, 2018.

Hans Lambers, F. Stuart Chapin III, Thijs L. Pons. Plant Physiological Ecology. Second Edition. Springer 2008.

Significato, scopi e metodi dell’arboricoltura da legno in Italia e nel Mondo. Considerazioni preliminari relative alle piantagioni da legno relative a: caratteristiche della stazione; scelta della specie; scelta del materiale d’impianto e aspetti di miglioramento genetico; tecniche di coltivazione e cure colturali. Analisi delle principali specie per l’arboricoltura da legno:
Latigoglie: Quercus suber, Castanea sativa, Juglans spp., Prunus avium, Populus spp., Eucalyptus spp., Robinia pseudoacacia, specie minori.
Conifere: Pinus halepensis ,Pinus pinea, Pinus pinaster Pinus radiata, Cedrus spp, specie minori.
Piantagioni per la produzione di biomassa a turno breve (Short Rotation Forestry – SRF.
Agroselvicoltura.
Ruolo dell’arboricoltura da legno nella conservazione e nel miglioramento dell’ambiente: biodiversità e paesaggio, fasce ripariali, fasce tampone boscate (FTB), assorbimento del carbonio, fitodepurazione e fitorimedio.

Bernetti, G., Pividori, M., & Del Favero, R. (2012). Selvicoltura produttiva: manuale pratico. Edagricole.
Mercurio R. Minotta G. (2000) Arboricoltura da legno. CLUEB Bologna.
I libri sono disponibili presso la biblioteca universitaria o il docente.
Il materiale didattico verrà distribuito durante il corso e/o reso disponibile sul web

I. Introduction
Soil and its different definitions
Role and position of soils in terrestrial ecosystems
Ecosystem services and soil functions
Concepts of chemical and biological fertility

II. Indicators of soil quality and health
Review of concepts of soil quality, soil health and soil security. Rationale for the use of soil indicators and specific requisites. Physical, chemical and biological indicators. Static and dynamic descriptors.
Pools and processes.
Main bioindicators: definitions and functions.
Soil health and resilience
Soil quality indexes

III. Soil organic matter (SOM)
Main features, composition, physical, chemical and biological properties.
SOM as a complex indicator of soil quality. Quantity and quality of SOM
Role of SOM to maintain soil fertility, to promote carbon storage and as the site of tight interactions with soil biota. Pools of ecological relevance.

IV. Soil microbial biomass
Definition, composition and main characteristics
Factors influencing microbial biomass development. Trophic conditions and adaptation strategies. Functions of soil microrganisms and their specific role within nutrient cycles.
How to study microbial biomass. Quantitative and qualitative approaches. FE method, SIR, multi-SIR, CLPP techniques. Concepts of genetic and functional diversity.
Microbial indexes: the microbial quotient, significance and measurement.

V. Mineralization processes (C & N mineralization)
Significance of mineralization processes to guarantee soil fertility
C mineralization. Soil respiration and its components: definition and measurement
Microbial indexes: the metabolic and the mineralization quotients: significance and measurement
N mineralization. Mineralization potential and in situ measurements

VI. Soil enzymes
Definitions and main features. Notes on enzyme kinetics: general infos. Localization and origin of soil enzymes. Classes of soil enzymes. Functions and stability of enzymes in soil. Immobilized enzymes.
Intra- and extracellular enzymes.
Determination of enzyme activities by means of different methods : colorimetric and fluorimetric techniques. Specific activities. Real and potential activity.

VII. Drivers of global soils change:
Natural and anthropogenic pressures (climate changes, land use changes, pollution)
Threats to soil functions
Soil degradation, soil loss

VIII. How to plan a monitoring activity
WWWHWWW scheme.
Experimental design, sampling schemes.
How to choose the right indicators. New sets of indicators.
Presentation of specific case studies in forest soils



Laboratory classes (if allowed)
1 - Determination of soil respiration
2 - Determination of acid phosphatase activity

Working group
Presentation to the class of a scientific article selected from the recent literature

Texts
1) Brady NC, Weil RR, 2016
The nature and properties of soils, XV Ed. (Chapt. 1, 11, 12, 20), XIV Ed.(Chapt. 2, 12, 13, 21) or XIII Ed. (Chapt. 1-11-12-20)(University Library)

2) FAO and ITPS., 2015.
Status of the World’s Soil Resources (SWSR) – Main Report. Food and Agriculture Organization of the United Nations and Intergovernmental Technical Panel on Soils, Rome, Italy (selected chapters)

3) NERI Technical Report No. 388, 2002
Microorganisms as indicators of soil health,

4) European Commission - DG ENV, Report 2010
Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers,

5) Gardi C., Jeffrey J. , 2009
Soil biodiversity, JRC Scientific and Technical Reports

6) Shukla G., Varma A., 2011,
Soil enzymology –Springer Verlag
(selected chapters)

Course slides may be only used as a guide to prepare the exam

The class and lab. activities lectures will be focused on the following groups of topics/abilities.
- General introduction to plant biotechnology: history, global significance of modern plant biotechnology, biotech trees;
- Model plants for tree species: the need of a model plant for tree species;
- Vegetative propagation and tissue culture (tree cloning, micropropagation, cryopreservation, callus culture, haploid plants, protoplast isolation, production of secondary metabolites);
- General introduction to the genetically modified trees; Methods of genetic transformation of forest trees (Agrobacterium, biolistic, and electroporation)
- Applications of recombinant DNA technology for the improvement of forest trees
- General introduction to the Omics sciences (genomics, proteomics and metabolomics)
- Sequencing of tree species (history and main methodologies), Next generation sequencing
- Molecular markers history, molecular markers currently used in plant biotechnology
- Marker Assisted Selection

1. Plant Cell Culture, essential methods (2010). Edited by M.R. Davey and P. Anthony. Wiley-Blackwell.
2. Tree biotechnology (2014). Edited by K. G. Ramawat, J. M. Mérillon, M. R. Ahuja. CRC Press.
3. Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century (2012). Edited by Altman A and Hasegawa PM. Accademic Press.
4. Plants, genes, and Crop Biotechnology (2003). Edited by M.J. Chrispeels & D.E. Sadava. Jones and Bartlett publishers.
Non-attending students are encouraged to contact the teacher for information about the program, teaching materials, and how to evaluate the benefit.

1. GHGs cycles, atmosphere and climate change
2. Monitoring carbon stocks changes in biomass and soil with inventory approaches
3. Monitoring canopy productivity and dynamics through periodic measurements of stock changes
4. Monitoring GHGs exchanges using chambers and practical applications
5. Monitoring GHGs exchanges using the Eddy Covariance technique: from setup to results (theory, sensors, fluxes calculation and correction, gapfilling, partitioning, evaluation)
6. Micrometeorological measurements and link to carbon and other GHGs monitoring
7. Remote sensing, phenology and Sun Induced Fluorescence
8. Global monitoring networks, data access and analysis
9. Data management, organization and interpretation

Burba, George. (2013). Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural and Regulatory Applications: A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. 10.13140/RG.2.1.4247.8561.

Aubinet M., Vesala T., Papale D (2012). Eddy Covariance - A Practical Guide to Measurement and Data Analysis. Springer, ISBN: 978-94-007-2351-1

The ICOS Instructions for Ecosystem measurements: http://www.icos-etc.eu/documents/instructions

Datasets e materiale forniti durante il corso (Moodle)

What is remote sensing and what is it used for?
Optical Image Formation Process: at-Sensor Radiance and Reflectance
Spectral response of main land cover classes
Vegetation indices

Type of remotely sensed data
Satellite, airborne and drone platforms
Multispectral and hyperspectral sensors
Resolution
Image data preprocessing by data providers

Geodata handling and image data pre-processing in GIS
Data preprocessing: image data enhancement
Creating a geographic database: digitizing and managing coordinate systems

Remote sensing data applications to forest resource mapping
Introduction to digital image processing techniques
Photointerpretation for land cover and forest type mapping
Automated classification of satellite images
Forest change detection

- Remote Sensing and Image Interpretation (2015)- T.M. Lillesand, R.W. Kiefer, J.W. Chipman, Wiley International Edition

PROGRAM

SECTION 1 - INTRODUCTION TO THE COURSE
• About the course
- Program outlines and operative info

• Organisation of nature on the Earth
- Ecosystems and biomes
- Biodiversity

• Anthropic contexts
- Land uses
- Pressures in urban areas

SECTION 2 - GENERAL INFO ON POLLUTION
• Pollution
- Pollution vs natural environments
- Contaminants/pollutants
- Sources of contaminants/pollutants in urban and other environments
- Nature, features and classification of contaminants/pollutants in urban and other environments

SECTION 3 - SOIL ECOSYSTEM COMPOSITION AND FEATURES
• Soil components
- Inorganic vs organic
- Abiotic vs biotic

• Soil properties
- Physical
- Chemical
- Biological/biochemical

• The soil ecosystem

• Soil interaction with plants (typical ecosystem)
- Rhizosphere
- Soil-Plant interactions in problem solving (pollution)

SECTION 3 - SOIL PERTURBATIONS AND INTERACTIONS WITH POLLUTANTS
• Soil perturbations in urban environments
- Temperature
- Water regimes
- Waste disposal
- Contaminants/pollutants

• Soil contamination/pollution and remediation
- Interactions of contaminants/pollutants with soil
- Nature and features of contaminants/pollutants in urban environments
- Fate of contaminants/pollutants in soil (adsorption/fixation, absorption, volatilisation, degradation, leaching)
- Remediation and bioremediation technologies

• Monitoring soils pollution and remediation
- Monitoring soil quality (indicators, indices, etc.)
- Monitoring soil pollutants (metals, organics, nanomaterials, biomolecules, etc.)
- Traditional approaches in soil monitoring (lab analyses)
- Smart approaches in soil monitoring (sensors, biosensors, nano(bio)sensors, probes and (hybrid) sensing systems).

SUGGESTED TEXTBOOKS:

N.C. Brady, R.R. Weil (2016). The nature and properties of soils (Global Edition), Pearson, ISBN: 978-1-292-16223-2 (eBook ISBN: 978-1-2921-6224-9), 1105 Pages.
E.A. Paul (2015). Soil microbiology, ecology, and biochemistry (4th Edition), Academic Press, ISBN: 9780124159556 (eBook ISBN: 9780123914118), 598 Pages.
I.L. Pepper, C.P. Gerba, M.L. Brusseau (2019). Environmental and Pollution Science (3rd Edition), Academic Press, ISBN: 9780128147191 (eBook ISBN: 9780128147207), 662 Pages.
P. Ryan (2014). Environmental and Low Temperature Geochemistry, Wiley-Blackwell, ISBN: 978-1-405-18612-4 (eBook ISBN: 978-1-118-86749-5), 416 Pages.

Textbooks are mostly complementary or integrative (as indicated during the classes) so that the various issues might be present in distinct or multiple textbooks.

ADDITIONAL MATERIALS:
Possible additional materials consist of scientific articles, documents from magazines, websites, and videos selected on purpose and made available upon uploading in shared platforms (e.g. Moodle, Classroom or clouds), as indicated during the classes, which will be chosen based on the most suitable features, effectiveness and efficiency for this aim.

PROGRAMME TOPICS - Module 1
• Morphologic and functional features of the main organs of plants and trees
• Plants and microclimate: basic elements
• Environmental drivers of transpiration and plant water relations
• Environmental drivers of photosynthesis and carbon allocation
• Impact of urban areas on soil and water contamination
• Application of phytotechnologies for soil remediation
• Application of phytotechnologies for storm water management
• Site assessments, project design and monitoring
• Other multipurpose green infrastructures
• Analysis of case studies

PROGRAMME TOPICS - Module 2
- Role of BVOC emission in urban air quality
- Carbon sequestration of urban trees
- Air pollution uptake of urban trees (O3, PM, SO2)
- Effects of the main air pollutants on plants
- Pollen emission by urban trees
- Models to estimate air quality improvement and ecosystem services
- Choice of the best species to improve air quality and ecosystem services
- Biomonitoring air pollution
- Urban environment as simulation of climate change
- Urban Plant Physiology: adaptation and mitigation of plants

Textbooks

Thomas P. Trees: their natural history. Cambridge University Press, 2000.

Hirons A. D., Thomas P. Applied tree biology Wiley, 2018.

A.A. Ansari, S.S. Gill, R. Gill, G.R. Lanza, L. Newman (Eds.) Phytoremediation: Management of Environmental Contaminants, Volume 1. Springer 2015

A.A. Ansari, S.S. Gill, R. Gill, G.R. Lanza, L. Newman (Eds.) Phytoremediation: Management of Environmental Contaminants, Volume 2. Springer 2015

1. GHGs cycles, atmosphere and climate change
2. Monitoring carbon stocks changes in biomass and soil with inventory approaches
3. Monitoring canopy productivity and dynamics through periodic measurements of stock changes
4. Monitoring GHGs exchanges using chambers and practical applications
5. Monitoring GHGs exchanges using the Eddy Covariance technique: from setup to results (theory, sensors, fluxes calculation and correction, gapfilling, partitioning, evaluation)
6. Micrometeorological measurements and link to carbon and other GHGs monitoring
7. Remote sensing, phenology and Sun Induced Fluorescence
8. Global monitoring networks, data access and analysis
9. Data management, organization and interpretation

Burba, George. (2013). Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural and Regulatory Applications: A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. 10.13140/RG.2.1.4247.8561.

Aubinet M., Vesala T., Papale D (2012). Eddy Covariance - A Practical Guide to Measurement and Data Analysis. Springer, ISBN: 978-94-007-2351-1

The ICOS Instructions for Ecosystem measurements: http://www.icos-etc.eu/documents/instructions

Datasets e materiale forniti durante il corso (Moodle)

What is remote sensing and what is it used for?
-Optical Image Formation Process: at-Sensor - Radiance and Reflectance
-Spectral response of main land cover classes
-Vegetation indices

Type of remotely sensed data
-Satellite, airborne and drone platforms
-Multispectral and hyperspectral sensors
Resolution
-Image data preprocessing by data providers

Geodata handling and image data pre-processing in GIS
-Field work: acquisition of reference data
-Data preprocessing: image data enhancement
-Creating a geographic database: digitizing and managing coordinate systems

Remote sensing data applications to forest resource mapping
-Introduction to digital image processing techniques
-Photointerpretation for land cover and forest type mapping
-Automated classification of satellite images
-Forest change detection

- Remote Sensing and Image Interpretation (2015)- T.M. Lillesand, R.W. Kiefer, J.W. Chipman, Wiley International Edition
- Remote Sensing and Gis for Ecologists: Using Open Source Software (2016). M.Wegmann, B. Leutner and S. Dech, Pelagic Publishing

L'ambiente urbano e le infrastrutture verdi per città sostenibili e resilienti
Principali interazioni degli alberi con gli inquinanti atmosferici e loro assorbimento (O3, PM)
Effetti dei principali inquinanti atmosferici sulle piante
Ruolo delle emissioni BVOC nella qualità dell'aria urbana
Sequestro del carbonio degli alberi urbani
Modelli per stimare il miglioramento della qualità dell'aria e dei servizi ecosistemici
Scelta delle specie migliori per migliorare la qualità dell'aria e i servizi ecosistemici
Biomonitoraggio dell'inquinamento atmosferico
L'ambiente urbano come simulazione del cambiamento climatico
Fisiologia Vegetale Urbana: adattamento e mitigazione delle piante

Raymond, C.M., Berry, P., Breil, M., Nita, M.R., Kabisch, N., de Bel, M., Enzi, V., Frantzeskaki, N., Geneletti, D., Cardinaletti, M., Lovinger, L., Basnou, C., Monteiro, A., Robrecht, H., Sgrigna, G., Muhari, L., Calfapietra, C., 2017. An Impact Evaluation Framework to Support Planning and Evaluation of Nature-based Solutions Projects. Report prepared by the EKLIPSE Expert Working Group on Nature-based Solutions to Promote Climate Resilience in Urban Areas. Centre for Ecology & Hydrology, Wallington, United Kingdom.
- Calfapietra, C., Niinemets, Ü., Peñuelas, J., 2015. Urban Plant Physiology: adaptation-mitigation strategies under permanent stress. Trends Plant Sci. 20, 72–75.
- Nowak, D.J., D.E. Crane, and J.C. Stevens. 2006. Air pollution removal by urban trees and shrubs in the United States. Urban For. Urban Gree. 4:115 – 123.
- Pearlmutter, D., Calfapietra, C., Samson, R., O'Brien, L., Krajter Ostoić, S., Sanesi, G., Alonso del Amo, R. (Eds.) 2017. The Urban Forest Cultivating Green Infrastructure for People and the Environment. Springer.

-Definizione portata di progetto e idrogramma di progetto;
-Tempo di Ritorno: significato, equazione, e implicazioni pratiche;
-Formula Razionale, teoria e pratica;
- Curve IDF - Intensità-Durata-Frequenza, teoria e pratica (Laboratorio con Excel);
- Modelli afflussi-deflussi per approcci a scala di evento;
- Ietogramma di progetto;
- Stima della precipitazione netta, il metodo NRCS-CN;
- Trasformazione afflussi-deflussi, approccio IUH e WFIUH;
- Strumenti GIS per applicazioni idrologiche;
- Software EBA4SUB: introduzione e discussione dei progetti (Laboratorio+lezioni frontali);
- Applicazione su casi di studio reali.

Applied Hydrology, Chow, Maidment, Mays,
McGraw-Hill

In aggiunga al testo sono resi disponibili sulla piattaforma GOMP articoli e altro materiale didattico utile, principalmente, allo svolgimento dell'esercitazione e del progetto.

Lezione 1 - Introduzione
Lezione 2 - Servizi ecosistemici di infrastrutture verdi e definizione di selvicoltura urbana
Lezione 3 - Servizi idrici: traspirazione, ciclo dell'acqua, regolazione dei flussi idrici
Lezione 4 - Ciclo del carbonio
Lezione 5 - Sequestro del carbonio delle infrastrutture verdi urbane
Lezione 6 - Metodi per la valutazione del carbonio nella biomassa
Lezione 7 - Bilancio energetico e isola di calore urbana
Lezione 8 - Comfort climatico degli alberi urbani
Lezione 9 - Sound scaping: il ruolo delle infrastrutture verdi
Lezione 10 -Salute e Forest Bathing
Lezione 11 - Pratiche forestali urbane: specie

Il materiale del corso è organizzato in :

- Videolezioni
- Lezioni in formato pptx
- Materiale in formato di reports e articoli

Il tutto è contenuto nel repository

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Argomenti del capitolo
Sintomi di malattie delle piante
Malattie infettive e non infettive delle piante
Gruppi medi di agenti patogeni
Malattie virali
Malattie batteriche
Malattie fungine
Contaminazione delle sementi e dei ceppi di piantagione
Principali gruppi di parassiti
Metodi di protezione delle piante. Resistenza della pianta ospite.
Controllo culturale
Metodo fisico di protezione delle piante
Controllo chimico
Lotta biologica
Quarantena delle piante
Gestione integrata dei parassiti

Lavori pratici
Sintomi principali su diversi gruppi di piante. Possibili perdite da malattie / Perdite dirette e non dirette
Malattie non infettive. Condizioni ambientali/ che causano malattie delle piante
Virus, viroidi, batteri, funghi. Patogenesi in diverse piante
Sintomi, contaminazione, possibili perdite, identificazione

Sintomi, contaminazione, possibili perdite, identificazione

Sintomi, contaminazione, possibili perdite, identificazione

Identificazione. Possibili perdite
Sintomi di contaminazione. Possibili perdite
Mezzi culturali, fisici, chimici, biologici di malattie delle piante, parassiti e controllo delle infestanti. Quarantena per la gestione degli agenti patogeni
Preparazione di materiale vegetale, residui vegetali, concimazione, densità vegetale
Raffreddamento e congelamento. Essiccazione e essiccanti. Atmosfere modificate
Principali gruppi di sostanze chimiche. Moduli di domanda. Parassiti, malattie e controllo chimico delle infestanti

Agenti biologici per malattie, parassiti e controllo delle infestanti
Principali gruppi di parassiti da quarantena, malattie ed erbe infestanti. Cos'è la quarantena
Combinazione di strategie e tattiche. Diversi mezzi di protezione delle piante, combinati tra loro. Inquinamento ambientale

а) letteratura principale:

G.Olsen “IPM in Agriculture”, 2009, USA, 358p.
Natural Enemies in Crops and Landscapes. 2006, USA, California, 358p.

b) letteratura complementare:

IPM for Weed Identification in Field Crops, 2007, USA, Michigan University, 107p.

с) software e databases:

http://bvi.rusf.ru/sista/alf_1047.htm
www.cnshb.ru

1. Learning outcomes (goals and aims of the discipline):
The goal of the discipline is mastering theoretical backgrounds and obtaining practical skills in analysis of features, factors and functional specifics of urban ecosystems and their components.
The aims of the discipline include:
- to understand and implement the basic terms, definitions and principles of city and settlements’ ecology;
- to know basics of projecting and landscape architecture constructing;
- to analyze and quantify ecological factors in urban environment;
- to manage ecological and aesthetic functions of urban green plantations;
- to know and implement urban environmental monitoring systems;
- to manage the main processes of urban landscape construction
Syllabus
Chapter topics Practical works
Introduction to the course «Urban ecology». Basic terms: city, urbanizations, urban ecosystems Urban ecology – city ecology. Modern and ancient cities. Urbanization as a processes of city expansion and urban development. Nature urbanization as transformation of natural landscapes into urban infrastructure. Functional and formal approaches to define the term «city».
Geological environment of urban ecosystems Lithosphere as a component of geosystems. General information on the Earth planet composition. Material construction of the lithosphere. Physical and chemical feature of the lithosphere. Elements and their clarke the earth’s crust. Minerals and mineral groups. Magmatic, metamorphic and sedimental rocks. Lithospheric processes. Endogenous and exogenous processes. Volcanism and post-volcanic processes. Tectonics of the Lithospheric plates. Orogenesis. Relief. Spatial and orographic relief forms. Slope, glacial, colluvial and karst processes. Interrelationships between the lithosphere with the other geosystems components. Anthropogenic sediments. Classification of anthropogenic sediments. Genesis of anthropogenic sediments. Chemical and physical features of anthropogenic sediments. Cultural layer.
Water component of urban ecosystems. Water-use types. Hydrosphere as a geosystems component. History of hydrosphere on Earth. Material composition of hydrosphere. Physical and chemical feature of hydrosphere. Water bodies, ponds and streams. Interrelation between hydrosphere and other geosystems components. Hydrosphere and migration of substances. Hydropshere and climate. Water consumption. Water use and its categories.
Atmosphere of urban ecosystems. Composition. Influence on the atmosphere Pollution of the atmosphere. Classification of the principal atmosphere pollutants. Maximal allowance concentrations of pollutants in the atmosphere. Sources of atmospheric pollution. Classification of the industries considering risks of the atmospheric pollution. Consequences of the atmospheric pollution. Dispersion of the toxic substances in the atmosphere. Limitation of the atmospheric emissions. Monitoring of the air quality. Goals and aims of air quality monitoring. System of the air quality monitoring in Russia. Weather forecasting and meteorological monitoring. Prediction and modeling of air pollution and air quality dynamic.
Urban climate. Management of the air quality. Standardization of the influences on the atmosphere. Maximal permitted emissions. Sanitary-hygienic zones. Integral indicator of the air pollutions. Separate standardization of the contaminants in the atmospheric air. Heat pollution of the atmosphere. Anthropogenic change of the radiation balance. Green house gases and global warming. Heat island effect. Framework convention of the climate change. Intergovernmental panel on climate change (IPCC). Kioto protocol and post-kioto agreements. Russian Federation and Kioto protocol
Urban vegetation. Functions of urban greenery. Ecological and technogenic factors of plant growth in urban environment. Climatic factor: heat island effect, extension of the vegetation period, shifting of the plant borders, decrease in frost-resistance, prolongation of the daylight period. Atmospheric pollution: chlorosis, drying. Edaphic factor: over-compaction, cluttering up, salinization, soil sealing. Forest degradation within urban areas. Edge erosion. Composition of urban vegetation: local, introduced and added species. Specifics of urban vegetation: domination of deciduous plants, decrease in biodiversity. Cultural and ruderal grasses. Urban lawns.
Urban green space’s functions. Sanitary-hygienic functions. Dust-capturing function. Gas-fixating function. Intensification of air circulation. Noise-isolating function. Ionization of the environment. Ornamental and aesthetic functions. Urban greenery rules, regulations and standards.
Urban soils Anthropogenic influence on soil. Over-compaction. Soil profile disturbance. Soil degradation. Soil pollution. Soil erosion. The key contaminants of soils. Maximal allowed concentrations and preliminary allowed concentrations of substances in soil. Anthropogenic soils. Specifics of soil formation, peculiarities of soil physical, chemical and biological features of anthropogenic soils. Classification of anthropogenic soils. Standardizing of soil quality. Methods for quantification of ecological damage. Reclaiming and remediation of contaminated soils. Remediation activities for various contamination types. Bioremediation. Ecological certification of soils and lands. Economic, ecological and functional-ecological assessment of soil quality

2. Teaching

a) main literature:
1) Kurbatova A.S., Bashkin V.N., Kasimov N.S. «Ecology of a city». – М.: 2004 – 624 p (in Russian).
2) Denisov V.V.., Kurbatova A.S., Denisova I.A.., Bondarenko V.L., Gracheva V.A., Gutenev V.V., Nagnibeda B.A. «Ecology of a city». М.: Rostov on Don: 2008-832 p.( in Russia).
3) Alberti M. Advances in Urban Ecology: Integrating Humans and Ecological Processes in Urban Ecosystems Springer; 2008 366 p.
4) R.T.T. Forman. Urban Ecology: Science of Cities Cambridge University Press 2014. 474 p.
5) J. Niemela,J. H. Breuste, G.Guntenspergen. Urban Ecology: Patterns, Processes, and Applications. Oxford University Press; Reprint edition. 2012. 392 p.

b) additional literature:
1). Bandaranayake W., Qian Y. L., Parton W. J., Ojima D. S. and Follett R. F., 2003. Estimation of Soil Organic Carbon Changes in Turfgrass Systems Using the CENTURY Model. Agron. J. 95, 558–563.
2). Dolgikh, A.V., Aleksandrovskii, A.L., 2010. Soils and cultural layers in velikii Novgorod. Eurasian Soil Science, 43, 477–48.
3). Gerasimova, M.I., Stroganova, M.N., Mozharova, N.V., Prokofieva, T.V., 2003. Urban Soils. Oykumena, Smolensk.(in Russian)
4). Golubiewski, N.E., 2006. Urbanization Increases Grassland Carbon Pools: Effects of Landscaping in Colorado's Front Range. Ecological Applications 16, 555-571.
5). Ilina, I.N. (Eds.), 2000. Environmental atlas of the Moscow city. ABF. Moscow (in Russian)
6). Jo, H.K., McPherson E.G., 1995. Carbon Storage and Flux in Urban Residential Greenspace. Journal of Environmental Management 45, 109–133.
7). Kaye, J.P., McCulley, R.L., Burkez, I.C., 2005. Carbon fluxes, nitrogen cycling, and soil microbial communities in adjacent urban, native and agricultural ecosystems. Global Change Biology 11, 575-587.
8). Lorenz, K., Lal, R., 2009. Biogeochemical C and N cycles in urban soils. Environment International 35, 1–8.
10). Pickett, S.T.A., Cadenasso, M.L., Grove, J.M., Boone, C.G., Groffman, P.M., Irwin, E., Kaushal, S.S., Marshall, V., McGrath, B.P., Nilon, C.H., Pouyat, R.V., Szlavecz, K., Troy, A., Warren, P., 2011. Urban ecological systems: scientific foundations and a decade of progress. Journal of Environmental Management 92, 331–362
11). Prokofieva, T.V., Stroganova, M.N., 2004. Soils of Moscow city (soils in urban environment, their specifics and environmental significance). Moscow Biological. GEOS, Moscow.
12). Scalenghe, R., Marsan, F.A. The anthropogenic sealing of soil in urban areas, 2009. Landscape and urban planning 90, 1-10. .
13). Vasenev, V.I., Ananyeva, N.D., Makarov, O.A., 2012. Specific features of the ecological functioning of urban soils in Moscow and Moscow oblast. Eurasian Soil Science 45, 194-205.
14). Vasenev, V.I., Stoorvogel, J.J., Vasenev I.I., 2013b. Urban soil organic carbon and its spatial heterogeneity in comparison with natural and agricultural areas in the Moscow region. Catena. 107.96-102.
15). Vrscaj, B., Poggio, L., Marsan, F., 2008. A method for soil environmental quality evaluation for management and planning in urban areas. Landscape and Urban Planning 88, 81-94

1. Learning outcomes (goals and aims of the discipline):
The goal of the discipline is to obtain basic theoretical knowledge and practical skills in data collecting, processing and analysis, carrying out experimental and analytical research in the sphere of landscape architecture The aims of the discipline include the following:
- to learn the main stages of world notion development, obtain the basic knowledge on the key current scientific paradigms;
- to master the structure of scientific research work, planning and carrying out scientific experiments;
- to learn the main terminology implemented in contemporary soil, environmental and landscape applied science;
- to master the methodology of data collection and analysis and results’ interpretation;
- to learn the basics of mathematical statistics (descriptive statistics, correlation analysis, analysis of variance);
- to master the techniques to visualize the results of scientific research, to learn how to make graphs, tables, figures, maps and schemes and how to make presentations;
- to learn up-to-date approaches to search and analyze scientific information, including conference thesis, scientific publications, books, to be able to use the major bases of knowledge
Syllabus
Chapter topics Practical works
Methodology of scientific research  Observations
 Experiments
 Modelling
Collecting and organization of research data  Data types
 Data sampling
 Datasets
Introduction into descriptive statistics
 Mean, median, mode
 Sample and population
 Scatter plots
 Variance
 Histograms
 Box & Whiskers
Statistical hypothesis  Probability
 Distribution
 Normal and non-normal distribution
 Significance level
T-test  One-sample T test
 Paired T-test
 T-test for independent sample
Correlation  Pearson correlation
 Spearmen correlation
 Graphical interpretation of correlation
Simple linear regression  Regression equations
 Determination coefficient
Multiple regression  Regression models
 Fitting regression models
 Logistic regression

а) main literature:

1. D. M. Diez, C.D. Barr, M. Cetinkaya-Rundel . OpenIntro Statistics. 2014. openintro.org
2. J. Leek. The elements of data analytiс style. http://leanpub.com/datastyle
3. Dmitriev E.A. Mathematical statistics in soil science. MSU edition. 1995.
4. R. Lyman Ott & Michael Longnecker. An introduction to statistical methods and data analysis. 6th edition
5. Hans-Peter Pifo. Statistics for bachelors in Agriculture and Renewable Energy sources. Hochenheim. 288 P.

b) supplementary literature:

6. Aller L., T. Bennett, J. H. Lehr, R. J. Petty, and G. Hackett. 1987. DRASTIC: A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeological settings. EPA/600/2-87/035. Washington, D.C.: Environmental Agency.
7. ArcGis 9. Что такое ArcGis? Официальное руководство ESRI. США. 2004.-127 с.
8. Bailey, T. C., and A. C. Gatrell. 1995. Interactive spatial data analysis. Harlow, UK: Longman.
9. Batty, M. J. 1997. The computable city. International Planning Studies 2: 155–73.
10. Batty, M. J., and P. A. Longley. 1994. Fractal cities: A geometry of form anfunction. San Diego, Calif.: Academic Press.
11. Benenson, I. 2004. Agent-based modeling: From individual residential to urban residential dynamics. In Spatially integrated social science, ed. M. Goodchild and D. J. Janelle, 67–94. New York: Oxford University Press.
12. Berger T. Agent-based spatial models applied to agriculture: a simulation tool for technology diffusion, resource use changes and policy analysis. 2001. Agricultural Economics. # 25. P. 245–260.
13. Carey, G. F., ed. 1995. Finite element modeling of environmental problems: Surface and subsurface flow and transport. New York: John Wiley and Sons.
14. Crosier, S. J., M. F. Goodchild, L. L. Hill, and T. R. Smith. 2003. Developing an infrastructure for sharing environmental models. Environment and Planning B: Planning and Design 30: 487–501.
15. Dibble, C., and P. G. Feldman. 2004. The GeoGraph 3D Computational Laboratory: network and terrain landscapes for RePast. Journal of Artificial Societies and Social Simulation 7(1). Available: jasss.soc.surrey.ac.uk/ 7/1/7.html.
16. Engelen G., White R., De Nij T. Environment Explorer: Spatial Support System for the Integrated Assessment of Socio-Economic and Environmental Policies in the Netherlands. 2003. Integrated Assessment. V. 4, #. 2. P. 97–105.
17. Fotheringham, A. S., and M. E. O’Kelly. 1989. Spatial interaction models: Formulations and applications. Boston: Kluwer.
18. Goodchild M.F. GIS and modeling overview. In: GIS, Spatial Analysis and Modeling. Maguire D.J. , Batty M., Goodchild M.F. (Eds). ESRI Press, Redlands. P. 2-17.
19. Goodchild, M. F., and J. Proctor. 1997. Scale in a digital geographic world. Geographical and Environmental Modeling 1: 5–23.
20. Goodchild, M. F., B. O. Parks, and L. J. Steyaert. 1993. Environmental modeling with GIS. New York: Oxford University Press.
21. Haining, R. P. 2003. Spatial data analysis: Theory and practice. New York: Cambridge University Press.
22. Langran, G. 1993. Time in geographic information systems. London: Taylor and Francis.McHarg, I. L. 1969. Design with nature. Garden City, N.Y.: Natural History Press.
23. Modeling the Spatial Dynamics of Regional Land-Use: The CLUE-S Model Environmental Management V. 30, # 3, P. 391–405.
24. O’Sullivan, D., and D. J. Unwin. 2003. Geographic information analysis. New York: John Wiley and Sons.
25. Peuquet, D. 2002. Representations of space and time. New York: Guilford.
26. Tomlin, C. D. 1990. Geographic information systems and cartographic modeling. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall.
27. Worboys, M. F., and M. Duckham. 2004. GIS: A computing perspective. New York: Taylor and Francis.
28. Zeiler, M. 1999. Modeling our world: The ESRI guide to geodatabase design. Redlands, Calif.: ESRI Press.

1. Learning outcomes (goals and aims of the discipline):
The goal of the discipline is a comprehensive study of urban and natural systems with sequential analysis of tools of Landscape Design influencing improvement and sustainability of the urban environment. The aims of the discipline is to determine the place of landscape design, as one of the fastest growing areas of human creativity to build its high-grade environment, as well as an objective need for flexibility adequate reaction to environmental degradation in urban areas
Syllabus
Chapter topics Practical works
Energy and resource saving technologies in the SPLA. Ecological houses  Representation of landscape design projects in graphics and colour
European eco-villages.
Architectural and landscape environment  Landscape design tools
 Production layout tools
Surface design  Materials production layout
 Graphic work: tablet
 Graphic work: tablet
 Graphic work: design of forms of a relief (natural)
 Graphic work: design of relief forms (artificial)
 Relief Forms Design: Geoplastics Layout
Green design  Graphic work: design of vegetation forms
 Graphic work: vegetation as a means of composition
Water design  Graphic work: water and water devices
 Water and water devices: layout
Light design of urban open spaces  Light design
Modern sculpture   Graphic work: modern sculpture
  Layout: modern sculpture
City for human  Develop your own design language: materials for the layout

а) main literature:

1). Architectural bionics (Y.S.Lebedev). – М.: Stroyizdat, 1990 (in Russian)
2). Kurbatova A.S. and others Ecology of the city. – М.: Scientific World, 2004. – Pp.624. (in Russian)
3). Lunsberg G.E. The climate of the city / Translated from English by А.Fertman.- Leningrad: Gidrometeozdat, 1983 (in Russian)
4). Nefedov V.A. Landscape and sustainability of the environment. – Saint-Petersburg.: Poligrafist, 2002. – Pp.295. (in Russian)
5). Tetior А.N. Environmental infrastructure and human environment. – М.: Publishing House RAFIA, 2002. – Pp.421.
6). Tetior А.N. Sustainable urban development. – М.: Committee on Telecommunications and Mass Media of the Government of Moscow, 1999. – Part 1,- Pp.173.
7). Titova N.P. Roof gardens. – М.: ОLMА-PRESS Grand, 2002. – Pp.112. (in Russian)

b) supplementary literature:

1). Nefedov V.A. Landscape and sustainability of the environment. – Saint-Petersburg.: Poligrafist, 2002. – Pp.295. (in Russian)
2). Nefedov V.A. Urban Landscape Design / Nefedov V.A.:. – Saint-Petersburg.: "Liubavich", 2012. – Pp.320. (in Russian)
3). Lapin, Y.N. Ecological housing - key to the future. – М.: 1998. – Pp.160;
4). Tetior, А.N. Ecocity: Problems and Solutions / Scientific-methodical literature for engineers, scientists, graduate students to architecture and construction, workers prefectures. – М., 2005. – Pp.308.;

с) software and databases – Moscow interactive system of environmental monitoring www.mosecom.ru

Argomenti del capitolo
Introduzione al corso.
Termini di base: urbanizzazione, urbanizzazioni, ecosistemi urbani, protezione ambientale
Storia e attualità del problema
Partecipazione di organizzazioni internazionali alla pianificazione urbana e alla protezione dell'ambiente. Quadro giuridico internazionale
Struttura di regolamentazione della pianificazione urbana (nazionale, regionale, municipale) in Russia
Pianificazione urbana nell'UE: obiettivi, problemi e principi della politica
Protezione ambientale in Russia: obiettivi, problemi e principi della politica
La protezione dell'ambiente nell'UE: obiettivi, problemi e principi della politica
Cooperazione internazionale della Russia e dell'UE nell'urbanistica e nella protezione dell'ambiente
Rischi globali nella pianificazione urbana e nella protezione dell'ambiente. Prova finale
Lavori pratici
Urbanistica e tutela dell'ambiente come tendenze globali e nazionali. Connessioni di questioni ambientali con altre aree nello sviluppo delle città;
L'urbanizzazione come processo di espansione della città e di sviluppo urbano

Organizzazioni internazionali in urbanistica e tutela ambientale: possibili progetti per aumentare il valore delle organizzazioni internazionali;
Principali convenzioni, protocolli, documenti, accordi in CP e PE
Problemi e prospettive dei servizi abitativi e comunali e del complesso edilizio, direttamente correlati allo sviluppo urbano nei processi di cooperazione tecnologica orizzontale;
Realtà attuali e tendenze nello sviluppo dei processi socio-economici di urbanizzazione.

L'agenda urbana per l'UE;
Politica regionale
Sviluppo urbano;
Dimensione urbana della politica di coesione
Diritto ambientale;
Iniziative statali in materia di aumento della politica
Politica verde:
Salvaguardare la salute e il benessere delle persone che vivono nell'UE;
Sfide globali

Organizzazioni internazionali per la protezione della natura;
Trattati, accordi, convenzioni internazionali
Iniziative statali in materia di cooperazione internazionale.
Riduzione del rischio di catastrofi.
Possibili modi per evitare i rischi.
Risultati semestrali

2. Bibliografia principale

1) John M. Marzluff, Eric Shulenberger Urban Ecology: An International Perspective on the Interaction Between Humans and Nature // 2008 Springer Science+Business Media, LL
2) Timothy Beatley Green Cities of Europe: Global Lessons on Green Urbanism // 2012 Island Press
3) I.I. Zolotarev, S.A. Vdovin Sustainable City Development concept as a socioecological system // Monograph. 2012 – Novosibirsk
4) Tai-Chee Wong, Belinda YuenEco-city Planning: Policies, Practice and Design // Springer Science+Business Media B.V. 2011
5) State of the World’s Cities Report 2012/2013: Prosperity of Cities // United Nations Human Settlements Programme, 2012
6) Esben Alslund-Lanthén Cities 100: 100 solutions for climate action in cities
7) Andrea Lenschow Environmental Policy Integration Greening Sectoral Policies in Europe // Earthscan Publications Ltd, 2001