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RESPUESTA ESTRUCTURAL DE UN SUELO FORESTAL AFECTADO POR UN
INCENDIO ANTE DIFERENTES IMPACTOS TÉRMICOS: INFLUENCIA DE LA
ORIENTACIÓN
Andreu, V.(1), Imeson, A.(2), Rubio, J.L.(1)
(1) Centro de Investigaciones sobre Desertificación-CIDE (CSIC, Univ. Valencia, Generalitat
Valenciana), Camí de la Marjal s/n, 46470 - Albal, (España). E-mail: [email protected]
(2) Univ Amsterdam, Phys Geog Inst Biodiver & Ecosyst Dynam, NL-1018 WV Amsterdam,
(Holanda) E-mail: [email protected]
RESUMEN
Uno de los efectos más definitorios de la severidad/intensidad de un incendio forestal en el
suelo son los cambios que se producen en su estructura y, en particular, en el tamaño y
estabilidad de sus agregados. En este trabajo se estudia la respuesta de un suelo forestal
mediterráneo afectado por un incendio forestal de alta intensidad al efecto de diferentes
impactos térmicos (150, 250, 380, 500, 750 y 1100 C), respecto a la distribución en tamaño
de sus agregados y al efecto de la orientación.
Los suelos estudiados presentan diferencias sustanciales según su posición fisiográfica. En
ambos casos se encuentra que la zona más afectada por el fuego son los 50 mm
superficiales, sobre todo en la fracción de agregados mayores a 5 mm. De la progresión de
temperaturas a las que se sometió a los diferentes suelos se ha observado que a partir de
los 750 C, en todos los casos, la agregación desaparece casi totalmente. En general, se
aprecia una desagregación o redistribución de la estructura hacia tamaños inferiores a 10
m a partir del tercer tratamiento (380 ºC).
Palabras clave: Incendios forestales, orientación, tamaño de agregados, impacto térmico.
INTRODUCCION
La estabilidad estructural de los agregados depende, principalmente, de la cohesividad interna
entre las partículas constitutivas de la arcilla. Esta cohesividad es mediada por agentes
cementantes tales como las sustancias húmicas, carbonatos, etc, que son afectados de forma
importante por temperatura que se alcanza durante el incendio (Campo et al., 2008), y por
tanto la estabilidad estructural del suelo se verá también alterada (Andreu et al., 1996;
DeBano, 2000). En este sentido, la degradación de la microestructura del suelo podría producir
una disminución de la porosidad y de la infiltración, reduciendo la cohesividad de las partículas
del suelo y favoreciendo la producción de escorrentía y la pérdida de suelo (Giovaninni, 1994;
Andreu et al., 2001). Según diversos autores (Giovannini, 1994; Six et al., 2004), el
calentamiento del suelo hasta 220ºC no modifica sus características perceptiblemente. Entre
220 ºC y 460 ºC se produce la combustión de los agentes cementantes y sustancias
orgánicas en suelo. Sin embargo, la macro-agregación puede incrementarse con la
agregación de los componentes tamaño arcilla y limo en partículas tamaño arena. Las
temperaturas por encima de 460ºC provocan la combustión total de la materia orgánica de
suelo, la desintegración de los carbonatos, y puede aparecer una reagregación.
En este trabajo se estudian los cambios inducidos por un fuego de alta intensidad en la
distribución de macro y micro-agregados de un suelo forestal mediterráneo, en distintas
orientaciones topográficas (norte y sur), respecto al suelo inalterado. Los cambios en esta
distribución inducidos por el efecto de un rango de temperaturas creciente (150, 250, 380,
500, 750 y 1100 grados C) también son investigados.
METODOS
Zona de estudio y muestreo
La zona de estudio se seleccionó en base a que hubiera sufrido algún incendio de alta
intensidad y que presentase alguna sección no afectada por el fuego. La zona seleccionada se
localizó en la Sierra Calderona, que se sitúa entre las provincias de Castellón y Valencia,
cubriendo una superficie de casi 60.000 has. El área quemada de la sierra Calderona tiene tuvo
una extensión de 9498 has (Figura 1). De la zona total, 6007 has eran de bosque mediterráneo
típico de pino con algunos parches carrasca, el resto era de matorral y algunas parcelas
agrícolas. Los suelos estudiados se situaban en laderas con pendientes de entre el 30% y el
35%. Su cubierta vegetal correspondía a un bosque mediterráneo típico de pino con matorral
de la asociación de Rosmarino-ericion, caracterizado principalmente por Rosmarinus officinalis,
Erica multiflora, Asparagus horridus, Ulex parviflorus, y Globularia alipum. Para el presente
estudio se establecieron seis puntos de muestreo dentro del área incendiada. Se estudiaron
suelos de similares características, pero que hubieran sufrido el efecto del fuego en un alto
grado de intensidad y tuvieran diferentes orientaciones (norte y sur), también se seleccionaron
suelos de similares características pero inalterados. Estos suelos son calcáreos del tipo
Leptosol rendzinico (FAO, 1988) desarrollados sobre margas arcillo-arenosas y conglomerados
del Triásico (Muschelkalk). Presentan profundidad variable (35-100 cm) con elevada
pedregosidad, y una textura media Franco-arcillo-arenosa.
Experimental
En cada punto de muestreo (dos por tipo de orientación, y dos en suelo no alterado) se
estableció un área de 25 m2 en la que se tomaron 5 muestras al azar, que en el laboratorio
se dejaron secar al aire para posterior tamizado. Estas 5 muestras se homogeneizaron para
conformar una muestra compuesta de cada punto. Para la determinación de la distribución
en tamaño de los agregados se procedió a su separación, a partir de alícuotas (4) de cada
muestra compuesta, por medio de una batería de tamices de los siguientes diámetros de
malla en (mm): 5, 2, 1, 0.5, 0.3 y 0.1. Para estudiar la distribución en el contenido de microagregados (agregados de un diámetro menor a 0.1 mm) se utilizó un aparato analizador de
partículas por rayos X modelo MICROSCAN 2 de Quantachome, con módulo de
ultrasonidos. Para esto realizaron dos tratamientos, se efectuó en primer lugar la
determinación con la muestra inalterada y posteriormente se midió la muestra dispersada
totalmente. La dispersión de la muestra se realizó por tratamiento con 1 ml de Na4P2O7
0.12M y posterior aplicación de ultrasonidos al 50% de potencia durante un minuto.
Posteriormente se procedió a la simulación del efecto de diferentes temperaturas de fuego
sobre los microagregados de los distintos tipos de suelos estudiados. Para esto, se trataron
6 alícuotas de cada muestra homogénea de los primeros 10 cm del suelo, durante 10
minutos, con el siguiente rango de temperaturas: 150, 250, 380, 500, 750 y 1100C. Con
esto, se cubre el rango de temperaturas habituales que pueden presentarse en un incendio
forestal. El tratamiento térmico se realizó en horno Mufla especialmente preparado y con
control de la temperatura por termopares.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los datos obtenidos reflejan que el suelo inalterado presenta una valor medio de 21.29 % en
peso para los agregados mayores de 5 mm y de un 3.94 % para la fracción menor a 0.1 mm.
Las restantes fracciones presentan valores similares que oscilan entre el 7 y el 13 %
excepto para la fracción de 0.3 a 0.5 mm que no supera el 4.25 %. Los micro-agregados
comprenden el 38.62 % de las partículas menores a 0.1 mm distribuyéndose en un rango de
diámetros de 16 a 63 m. Los suelos correspondientes a la zona que sufrió el incendio de
alta intensidad presentan diferencias sustanciales según su posición fisiográfica. En ambos
casos se encuentra que la zona más afectada por el fuego son los 50 mm superficiales,
sobre todo en la fracción de agregados mayores a 5 mm. En la zona en orientación Norte
esta fracción aumenta un 27 % en los cinco primeros centímetros. Sin embargo, en la zona
orientada al sur la degradación de la estructura ocasionada por el incendio es mucho mayor,
observándose unas diferencias que alcanzan hasta un 30 % en la fracción mayor a 5 mm.
La única fracción que aumenta respecto a la zona en orientación norte es la menor a 0.1
mm.
De la progresión de temperaturas a las que se sometió a los suelos estudiados (Figura 2) se
observa que a partir de los 750 C, en todos los casos, la agregación desaparece casi por
entero. Solo en el caso del suelo que ha sufrido un fuego de alta intensidad en orientación
norte, se aprecia una ligera re-agregación a partir de los 930 C. En el caso de los suelos
que han sufrido elevadas temperaturas (mayor a 600 ºC), tanto en una posición fisiográfica
de solana como de umbría, el efecto degradativo sobre la materia orgánica produce una
fuerte alteración de la estructura del suelo, disminuyendo su porosidad (disminución de la
densidad aparente) y afectando a sus características hidrológicas. En ambos casos, la
mayor alteración en este sentido se observa principalmente en los 5 cm superficiales, donde
la fracción de agregados mayor a 5 mm decae sustancialmente mientras la menor a 0.1 mm
aumenta. Intensidades de fuego medias (150-300 C) inciden directamente sobre la fracción
de agregados con un diámetro menor a 0.1 mm y muy ligeramente en el resto
Figura 1. Localización del área de estudio. Línea blanca: área de la Sierra Calderona. Áreas
blancas: zonas quemadas.
CONCLUSIONES
Del estudio realizado cabe apreciar que el efecto del fuego sobre el suelo difiere
sustancialmente dependiendo de la posición fisiográfica. La diferencia más remarcable entre
las diferentes orientaciones topográficas reside en el mayor grado de desagregación que
presenta el suelo en orientación sur y cuya recuperación es mucho más dilatada en el
tiempo. Son los micro-agregados, sobre todo en las variaciones observadas en fracción
inferior a 0.1 mm, los que mejor reflejan la dinámica de la alteración en la estructura del
suelo inducida por el impacto térmico del fuego.
Los tratamientos térmicos aplicados demuestran la fragilidad en la recuperación de los
suelos incendiados. En general, se aprecia una desagregación o redistribución de la
estructura hacia tamaños inferiores a 10 m a partir del tercer tratamiento (380 ºC), sin
embargo en el caso de los suelos incendiados se aprecia una destrucción total de la
estructura a partir del cuarto (500 ºC).
45
Agregados <110 µm (%)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
25
150
No Quemado
250
380
Alta Intensidad N
500
750
1100
Alta Intensidad S
Figura 2. Variación en el porcentaje de micro-agregados con bajo los distintos impactos
térmicos, en los suelos estudiados.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido realizado en el ámbito del proyecto CONSOLIDER CGL200611619/HID, financiado por el Ministerio de Ciencia y tecnología, dentro de la Red RESEL del
Ministerio de Medio Ambiente
REFERENCIAS
Andreu, V., Imeson, A.C., Rubio, J.L., 2001. Temporal changes in soil aggregates and water erosion
after a wildfire in a Mediterranean pine forest. Catena, 44-1: 69-84.
Andreu, V., Rubio, J.L., Forteza, J., Cerni, R., 1996. Postfire effects on soil properties and nutrient
losses. International Journal of Wildland Fire, 6-2: 53-58.
DeBano, L.F., 2000. The role of fire and soil heating on water repellency in wildland environments: a
review. Journal of Hydrology, 231(Special Issue SI): 195-206.
Campo, J., Gimeno-García, E., Andreu, V., González, O., Rubio, J.L,. (2008). Aggregation of under
canopy and bare soils in a Mediterranean environment affected by different fire intensities. CATENA
74-3: 212-218
FAO-UNESCO, 1988. Soil map of the World. Revised legend. Scale 1:5.000.000, Food and
Agricultural Organization, Roma.
Giovannini, G., 1994. The effect of fire on soil quality. In: M. Sala, and J.L. Rubio (Editors), Soil
erosion as a consequence of forest fires. Geoforma Ediciones, Logroño.
Six, J., Bossuyt, H., Degryze, S., Denef, K., 2004. A history of research on the link between
(micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics (Review). Soil & Tillage Research, 79
(1): 7-31.