Laboratori interni al Dipartimento Laboratori Congiunti LABORATORIO SEMI
Sez. Scienze e Tecnologie Ambientali e Forestali
Resp. Alberto Pierguidi
alberto.pierguidi@unifi.it - 055 328 8655 I problemi concernenti i semi forestali sono molteplici e di varia natura, in parte essenzialmente scientifici: per quanto riguarda le conoscenze circa la variabilità nell’ambito delle specie e delle popolazioni; la biologia fiorale e carpologica; la fisiologia della germinazione; in parte pratici, in relazione all’epoca e alle modalità di raccolta, alla conservazione, al commercio, ed alle prove di certificazione. L’importanza di tutti o di alcuni di questi problemi è stata ormai da lungo tempo rilevata in molti Paesi del mondo, e in tempi relativamente più vicini anche in Italia. Il problema viene infatti già sfiorato nel 1879 da una circolare Ministeriale (Amadei) relativa al commercio delle sementi, nel 1920 da Piccioli in un fondamentale lavoro sui semi delle conifere, e successivamente da Pavari (1924 1939-40), ma è solo nell’immediato dopoguerra che si pongono le basi per un’effettiva risoluzione. Nel 1948 la Stazione Sperimentale di Selvicoltura, d’intesa e con l’aiuto della Direzione Generale delle Foreste, istituisce un Libro Nazionale dei Boschi da Seme (LNBS), al fine di elencare, dopo un’accurata ricognizione generale i boschi nei quali dovrebbe essere effettuata la raccolta del seme. Nel 1950, l’Istituto di Selvicoltura, per iniziativa concordata con la Stazione Sperimentale di Selvicoltura e con l’allora Direzione dei Servizi Forestali, con i fondi provenienti da quest’ultima e dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, getta le basi per l’istituzione di un laboratorio destinato a ricerche ed analisi di certificazione sui semi forestali.
| | | | Il Laboratorio semi all'inizio degli anni '50 | | Germinatoio di tipo Jacobsen ( inizio anni '50 ) |
Con l’acquisto e la messa in opera di attrezzature idonee il Laboratorio fu presto in grado di entrare in funzione, svolgendo una duplice azione. Da un lato un attento lavoro di ricerca sulla germinazione delle principali specie nostrali, per le quali i dati disponibili erano praticamente nulli, dall’altro il lavoro di analisi delle sementi provenienti soprattutto dai principali Ispettorati Forestali.
Legge 22 maggio 1973 n. 269 Art. 24: " Il controllo del materiale forestale di propagazione di cui al presente articolo 1, ai fini dell'ammissione in commercio, è demandato al Ministero dell'agricoltura e delle foreste che lo esercita per mezzo di personale del Corpo forestale dello Stato, dell'Istituto sperimentale per la selvicoltura di Arezzo, dell'Istituto di selvicoltura della facoltà agraria e forestale dell'Università di Firenze ( laboratorio semi forestali ) e dei laboratori chimici delle dogane e delle imposte indirette. Va dato particolare merito al Prof. Ezio Magini di aver dedicato buona parte della sua attività alla messa in efficienza del laboratorio e all’organizzazione pratica del servizio di analisi, nonché alla guida degli assistenti e degli allievi che hanno eseguito la varie indagini. Al momento attuale il Laboratorio conta oltre 12.000 certificati di analisi delle principali specie forestali italiane, dati che costituiscono un interessante patrimonio di informazioni. Come abbiamo detto il Laboratorio si occupa, oltre alla ricerca, della certificazione di sementi forestali, provenienti sia da strutture pubbliche (Ispettorati Forestali che da strutture private. Applicando le norme dell’ISTA (International Seed Testing Association) vengono elaborati i certificati di analisi e ne viene inviata copia conforme agli interessati.
| Celle termostatate del Laboratorio Semi |
Negli anni è stata svolta attività di formazione rivolte a: laboratorio della SAF di Casalotti, personale CFS da Dogana di Peri VR, ERSAF Regione Lombardia per il polo vivaistico di Curno (BG), CODRA Mediterranea (PZ) Centro Operativo per la Difesa e il Recupero dell’Ambiente che ha ottenuto il riconoscimento come Centro Nazionale per lo Studio e la conservazione della Biodiversità Forestale.
Attività formativa per Varie Regioni (ERSAF Lombardia e VenetoAgricoltura) Con i nuovi provvedimenti legislativi sono aumentate le strutture che possono rilasciare certificazione e sono aumentate le attività di trasferimento e scambio di informazioni scientifiche e tecniche. Specie analizzate: latifoglie e conifere, dal Lauretum all’Alpinetum, oltre 50 delle specie inserite nell’all. 1 del D.L. a cui si aggiungono arbustive autoctone da impiegare per la realizzazione di corridoi ecologici o per opere di recupero ambientale e arboree per verde urbano. L’attuale dotazione oltre a comuni utensili di laboratorio (attrezzi da taglio, agitatori magnetici, ecc.) Cella per conservazione dei campioni Separatore dicotomico Campionatori a depressione Stufa per determinazione dell’umidità Cella climatica per interruzione della dormienza Scatole di germinazione Celle climatiche con temperature e cicli luminosi regolabili Stufa per saggi biochimii Autoclave
Attività di routine Determinazione della specie Analisi della purezza Peso di 1000 semi Analisi della germinabilità (con determinazione di percentuale di germinazione, tempo medio di germinazione, valore colturale, percentuale di semi vani, percentuale di semi guasti) Analisi della vitalità con saggio biochimico (utilizzando sali di tetrazolo) Determinazione dell’umidità
| | Campione di quercus spp. in scatola di germinazione |
L’attività svolta per fornitori di sementi sia privati sia pubblici (ad es.: Centro Nazionale per lo Studio e la Conservazione della Biodiversità Forestale di Pieve S. Stefano, AR del CFS-MIPAAF; Ufficio Territoriale per la Biodiversità di Cecina, LI del CFS-MIPAAF; Ufficio Territoriale per la Biodiversità di Follonica, GR del CFS-MIPAAF) è finalizzata alla redazione di una certificazione come prevede l’art. 15, comma 2 del D.L. 386 del 10/11/2003
I servizi che il Laboratorio semi può fornire: Analisi per definire le caratteristiche che obbligatoriamente (art. 8, comma 6), nel caso di partite di seme, devono completare i riferimenti identificativi dei materiali di moltiplicazione. Supporto tecnico nelle attività di controllo demandate alle Regioni dal D.L. 10 novembre 2003, n. 386. Analisi per caratterizzare la qualità della produzione di seme dei materiali di base da iscrivere negli appositi Registri (art. 3, comma 2) o di quelli che già iscritti devono essere sottoposti a regolare controllo (art. 3, comma 3)
| | Documenti originali di accompagnamento dei semi |
Nell'ambito del Laboratorio Semi si trova anche una collezione storica di semi "Spermoteca" che annovera alcune centinaia di campioni di frutti e semi di piante "forestali". La collezione, che è tutt'ora in fase di recupero date le condizioni di abbandono in cui si trovava in passato, contiene semi pervenuti da tutto il mondo prima al Regio Istituto Superiore Forestale Nazionale di Firenze, poi all'Istituto di Selvicoltura, il tutto a partire dalla fine del 1800. 
| | Spermoteca - Collezione storica di semi forestali |
PRINCIPALI STRUMENTI IN USO NELLA SEZIONE DI SCIENZE E TECNOLOGIE AMBIENTALI E FORESTALI Resp. Fabio Bandini fabio.bandini@unifi.it - 055 328 8649 In Dipartimento presso la Sez. Scienze e Tecnologie Ambientali Forestali, è a disposizione una collezione di diapositive del Prof. Magini dal 1974 al 1999. E' possibile consultarle tramite appuntamento con il Responsabile Sig. Fabio Bandini. Gli strumenti di più frequente uso sono quelli atti a definire, direttamente o indirettamente: diametro del fusto di un albero altezza totale di un albero dimensioni della chioma posizionamento dell’albero nello spazio incremento diametrico
Strumenti per la misurazione del diametro del fusto Cavalletto dendrometrico Grosso calibro di varia lunghezza utilizzato per la misura diretta del diametro degli alberi in piedi, solitamente “a petto d’uomo” – h 1,30 mt posizionandosi a monte dell’albero. Nel caso di fusti visibilmente eccentrici si misurano due diametri, ortogonali fra loro oppure il minimo e il massimo, calcolando poi la media. Il diametro, assieme all’altezza, serve a calcolare il volume di un albero. Cavalletto dendrometrico elettronico Del tutto simile al cavalletto manuale tramite un dispositivo elettronico permette la registrazione e il successivo trasferimento su PC dei dati registrati in bosco  | |  | | Cavalletto dendrometrico | | Cavalletto dendrometrico elettronico |
Ceduometro Cavalletto a forcella che permette di misurare rapidamente diametri (max 30 cm). Essendo accoppiato ad un ipsometro di Christen contemporaneamente è possibile rilevare altezze (max 20 m) dei fusti di alberi in piedi. Calibro digitale Utilizzato per la misura del diametro al colletto su semenzali, permette una rapida e precisa lettura sul display. 
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| | Ceduometro | | Calibro digitale |
Nel caso in cui non si possa misurare direttamente il diametro si utilizzano strumenti di misura indiretta derivati dal relascopio a specchi di Bitterlich, strumento basato sul principio della relascopia che permette di rilevare direttamente non solo il diametro, a diverse altezze, ma anche distanze orizzontali, pendenza del terreno, altezza totale di alberi in piedi e altezze intermedie come, ad esempio, il punto di inserzione della chioma. Il relascopio di Bitterlich consente inoltre la stima del volume cormometrico di alberi in piedi, il numero di alberi a ettaro e l’area basimetrica. Con l’avvento dell’elettronica e grazie all’accoppiamento di più strumenti, relascopio-dendrometro, sono disponibili strumenti altamente sofisticati come il relascopio elettronico Criterion RD1000, interfacciabile con PC.  | | Relascopio elettronico Criterion RD1000 |
Strumenti per la misurazione dell'altezza del fusto L’altezza di un albero si misura direttamente, quando possibile, tramite aste metriche di lunghezze variabili, oppure con nastri metrici di vario tipo a seguito di abbattimento dell’albero. Particolarmente utile per la misura dei fusti atterrati si rivela la rotella metrica autoavvolgente, in acciaio con meccanismo di autoavvolgimento a molla, dotata all’estremità di un gancio per l’ancoraggio al tronco da misurare. Questo accorgimento permette la misura ad un solo operatore poiché con una leggera trazione sul nastro si ottiene lo sgancio dell’ancoraggio con conseguente recupero automatico della rotella.  | | 
| | Aste metriche e triplometri | | Rotella metrica autoavvolgente |
Quando non è possibile la misura diretta è necessario usare strumenti che si basano sui principi della trigonometria: Ipsometro di Blume Leiss Questo strumento consente di determinare l’altezza di un albero da distanze predefinite. Ponendosi dunque alla distanza scelta in modo da poter vedere la cima dell’albero, si mira prima alla base e poi al punto più alto dell’albero. Le due letture, a seconda della posizione dell’operatore rispetto all’albero, vanno aggiunte o sottratte e corrette successivamente in base alla pendenza del terreno. Ipsometro di Haga Misura l’altezza degli alberi in piedi da distanze fisse e la pendenza del terreno. Distanze fisse 15-20-25-30 m. Pendenza in percento. Possibilità di applicare un distanziometro. Clinometro Con due scale per distanze fisse 15 e 20 m (e multipli). Una terza scala fornisce la pendenza fino a ±150%. Sul retro tabella per ottenere la pendenza in gradi (±45°). Si collima alla cima ed alla base rilevando gli angoli di inclinazione calcolando in seguito, tramite formule trigonometriche, l’altezza dell’albero. 
| |  | |  | | Ipsometro di Blume Leiss | | Ipsometro di Haga | | Clinometro |
Tutti gli strumenti sopra elencati richiedono il posizionamento a distanza fisse dall’albero da misurare. Lo sviluppo tecnologico ha permesso la costruzione di strumenti computerizzati che eliminano la definizione preliminare della distanza e quindi permettono la misura da qualsiasi posizione rispetto all’albero, anche se è opportuno per una maggiore precisione posizionarsi ad una distanza almeno pari all’altezza dell’albero da misurare. Ipsometro elettronico VERTEX Ipsometro ad ultrasuoni, determina in modo rapido l'altezza degli alberi, la loro distanza e gli angoli zenitali. Procedura: 1) Tarare lo strumento, solo al momento dell’accensione, posizionando il ricevitore ad una distanza nota misurata tramite una rotella metrica (10 mt.) 2) Posizionate il ricevitore sull'oggetto da misurare ed allontanarsi ad una distanza preferibilmente pari all’altezza indicativa dell’albero da misurare. 3) Mirare il punto rosso verso il ricevitore e premere il pulsante rosso; la distanza verrà ora calcolata così come l'angolo. 4) Mirate ora verso la cima dell’albero di cui volete conoscerne l'altezza e premete nuovamente il pulsante. Si possono misurare fino a tre differenti altezze partendo dal medesimo punto di misura, per esempio sullo stesso albero h totale, altezza di inserzione della chioma e di inserzione del primo ramo; i tre valori rilevati sono visibili sul display. Ipsometro Vertex laser Consente accurate misure di distanze orizzontali, angoli e altezze. In assenza di ostacoli (alberi, fogliame, ecc.) si può scegliere la modalità di misura con il laser, molto più veloce, anche se molto meno precisa (su lunghe distanza errori anche di 0,5-1 mt ), non dovendo posizionare ricevitori sul bersaglio, altrimenti è consigliata la modalità con ultrasuoni in abbinamento con l’uso del ricevitore o trasponder che invia un segnale di riconoscimento allo strumento eliminando così qualsiasi interferenza. 
| |  | | Ipsometro elettronico VERTEX | | Ipsometro Vertex laser |
Dimensioni della chioma Le misure sulla chioma solitamente sono finalizzate alla determinazione del grado di asimmetria, dell’area di insidenza ed alla stima del volume. Il primo passo è la misura dei raggi della chioma in corrispondenza dei punti cardinali tramite rotelle, stadie metriche o più agevolmente con un distanziometro laser. In presenza di chiome fortemente asimmetriche, ai fini di una maggiore precisione, si preferisce misurare il raggio minimo e quello massimo e quindi determinare la media oppure aumentare proporzionalmente il numero dei raggi misurati. L’area di insidenza, ossia la proiezione della chioma sul terreno viene calcolata assimilando l’area ad un cerchio. Se la chioma è fortemente irregolare si ottiene una maggior precisione calcolando l’area dei vari triangoli ottenuti in base al numero dei raggi misurati oppure riportando in scala il contorno della chioma su un foglio millimetrato. Per la stima del volume si procede poi alla misurazione dell’altezza di inserzione della chioma, tramite aste metriche o qualsiasi altro strumento già descritto per la misurazione dell’altezze. Tale valore sottratto all’altezza totale dell’albero determina la profondità della chioma, necessaria assieme al diametro per la stima del volume della chioma.  | | Distanziometro laser |
Posizione spaziale dell'albero La più semplice metodologia di posizionamento nello spazio di un albero è basata sull’uso della bussola con la quale si determina dal punto di stazione l’angolo rispetto al nord accoppiata alla misura della distanza della pianta tramite rotelle metriche o più velocemente con distanziometri laser o vertex. In presenza di alberi singoli o su superfici non molto estese ci viene in aiuto la tecnologia con il GPS, Trimble geoXT. Bisogna però tener conto che per avere elevata precisione sui dati GPS sono necessari tempi di registrazione piuttosto lunghi, anche nell’ordine di svariati minuti, e la copertura forestale presente dove nella maggior parte dei casi operiamo non sempre permette una buona ricezione dei satelliti. Ultimo strumento arrivato a disposizione del Dipartimento è la cosiddetta stazione totale, che permette il rilevo automatico e contemporaneo del numero degli alberi, misure di diametro e altezza e determinazione della posizione spaziale grazie all’accoppiamento di alcuni degli strumenti sopra descritti.  | |  | |  | | Bussola | | Trimble geoXT | | Stazione totale |
Incremento diametrico Per incremento diametrico si intende l'incremento corrente annuo del diametro di un albero all’altezza di 1,30 mt. Gli strumenti che più comunemente si usano per la valutazione dell’incremento sono il succhiello di Pressler e il martello incrementale. L’utilizzo di questi strumenti non è limitato solo alla determinazione dell’incremento diametrico, ma anche al fine di valutare età, stato fitosanitario, densità del legno.  | |  | |  | | Succhiello di Pressler | | Carotina di legno | | Martello incrementale |
Succhiello di Pressler Diametro interno circa 5 mm e lunghezze da 30 a 50 cm. Il succhiello di Pressler consente di prelevare una “carota” di legno del diametro di 5 mm lunga quanto il succhiello. Detti anche sonde incrementali, sono azionabili a mano o applicate ad un trapano a batteria e vengono utilizzati per prelevare campioni in modo poco invasivo su piante vive. Operando su alberi con legno non eccessivamente duro è possibile estrarre carote comprendenti tutti gli anelli di accrescimento della pianta. Martello incrementale Strumento a percussione che viene utilizzato per estrarre una porzione di legno (simile alla carota estratta dal succhiello di Pressler, ma molto più corta) al fine di valutare lo spessore degli anelli annuali più esterni e quindi di calcolare l'incremento diametrico di un albero. Permette solo la valutazione degli accrescimenti relativi alle ultime stagioni vegetative, al contrario del succhiello di Pressler che può consentire l’estrazione di una carota comprendente tutti gli anelli dell’albero. Le carotine vengono poi analizzate nel laboratorio di Dendrocronografia con il dendrocronografo Aniol, apparecchio costituito da un microscopio binoculare e da un meccanismo di avanzamento collegato ad un computer con software dedicato Catras, che permette misure degli spessori degli anelli annuali con una precisione di 1/100 mm. Il dendrocronografo permette anche la misura dello spessore degli anelli di sezioni circolari del fusto, dette rotelle, prelevate da piante abbattute. Al momento del prelievo sulle rotelle è necessario marcare il nord affinché in laboratorio sia possibile la lettura degli anelli sulle linee dei quattro punti cardinali.  | | Dendrocronografo Aniol |
OFFICINA MECCANICA Sez. Ingegneria dei Biosistemi Agrari e Forestali Resp. Giancarlo Cosi - Riccardo Lisci giancarlo.cosi@unifi.it - riccardo.lisci@unifi.it - 055 328 8386 Il laboratorio di fisica-meccanica fu realizzato dal Prof. Giuseppe Stefanelli negli anni ’70. Dotato di una ampia gamma di utensili professionali ha permesso la realizzazione di numerosi prototipi e modelli meccanici oggetto di importanti ricerche ed anche di brevetti. Al laboratorio-officina appartiene il reparto elettronica e strumenti di misura che comprende una ampia gamma di apparecchi. Ancora collegato all’officina è l’attuale laboratorio di informatica nel quale sono conservati strumenti e pezzi meccanici storici. Di particolare interesse ed unici la “stadera” per la taratura dei dinamometri fino a 20 t e il freno dinamometrico Ranzi. Nella piccola mostra antistante l’ingresso dell’officina e del laboratorio informatico una piccola mostra contiene un raro esemplare dell’Aratro Lambruschini Ridolfi (primo con rovesciamento della fetta), un Erpice strigliatore-coltivatore a trazione animale e un Landini testa calda del 1928. LABORATORIO PROVA MATERIALI Sez. Scienze e Tecnologie Ambientali e Forestali
Resp. Marco Togni
marco.togni@unifi.it - 055 328 8608 Attività succinta in generale scritta per punti Prove per la determinazione delle proprietà meccaniche di legno e prodotti derivatI (modulo elastico assiale e trasversale, modulo di taglio, resistenza a flessione, trazione e compressione, allo scorrimento, all'impatto, a urto, all'estrazione della vite, resistenza convenzionale a compressione trasversale, durezza Janka, Brinell, ChalaisMeudon, ecc.) Prove meccaniche per la determinazione dei valori caratteristici di lotti di segati per impiego strutturale, rappresentativi di "tipi di legname" Prove di carico di elementi lignei in dimensione d'uso strutturale, di connessioni e di sistemi strutturali Classificazione a vista secondo la resistenza di segati per impiego strutturale, secondo la qualità apparente di tondame e di segati per impiego non strutturale, classificazione a macchina e prove non distruttive Prove meccaniche per la determinazione del comportamento viscoelastico e meccanosorbitivo del elementi lignei Ispezioni e diagnosi su strutture lignee in opera per la valutazione della qualità strutturale e dello stato di conservazione.
Grossa strumentazione ed eventualmente disponibile per prestazioni conto terzi Macchina da 500N a controllo digitale per prove di trazione su provini di piccole dimensioni Macchina universale da 40 kN (Amsler) Macchina universale da 200 kN (MetroCOM) Macchina universale da 1000 kN Celle di carico Strumenti per la misurazione di deformazioni e spostamenti Accelerometri Misuratore a ultrasuoni Oscilloscopi (analogici e digitali) Sega di precisione
MUSEO DEGLI STRUMENTI TOPOGRAFICI Sez. Ingegneria dei Biosistemi Agrari e Forestali Resp. Prof. Paolo Pellegrini paolo.pellegrini unifi.it - 055 328 8623 Nella sede di Quaracchi, presso la Sez. Ingegneria dei Biosistemi Agrari e Forestali è presente un museo di antichi strumenti topografici e di modelli di costruzioni. Questi provengono dall' Istituto Forestale di Vallombrosa la cui costituzione risale al 1869. Nei corsi triennali dell'Istituto non si trascurò infatti di includere al secondo anno l'insegnamento di "Topografia" e al terzo quello di "Geodesia" e quello di " Meccanica ed Architettura civile, stradale e idraulica in speciale applicazione alla scienza forestale". La parola "Meccanica" era intesa in questo caso, come si deduce dai programmi, nel senso di "Scienza delle Costruzioni". L' Istituto possedeva un ben attrezzato Gabinetto scientifico di Topografia, e di Costruzioni rurali e forestali, dotato di una ricca collezione di strumenti topografici anche dei più complessi e moderni, fra cui vari teodoliti e livelli di precisione, e di una collezione completa di modelli di Costruzioni. Tali collezioni sono le stesse che i vari docenti che si sono succeduti fino nei Corsi di Topografia e di Costruzioni hanno conservato fino ad oggi. | 
