Publicada por la Sociedad Española de la Ciencia del Suelo
Volumen 8. Abril 2001. pág 41-49.
INFLUENCIA DE LA INTENSIDAD DE QUEMADO SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES DEL SUELO DESPUÉS DE UN INCENDIO FORESTAL
X. ÚBEDA
GRAM (Grup de Recerca Ambiental Mediterrània) Dpto. Geografia Física i AGR. Facultat de geografia i HistÚria. Universitat de Barcelona. C/ Baldiri Reixac s/n. 08028 Barcelona.
Los suelos que han estado sometidos a una temperatura elevada evidencian, casi siempre, cambios en sus propiedades físicas y químicas. El interés del estudio de la física del suelo reside fundamentalmente en la relación directa que tiene con el estado y la circulación superficial del agua y con la capacidad de almacenamiento de ésta, así como del incremento de escorrentía, que lleva como resultado una mayor erosión. Además la erosión modifica la respuesta hidrológica en el sentido que genera más escorrentía debido a la desaparición de la capa superior absorbente. Otro aspecto interesante para el estudio de estos cambios es el incremento de material susceptible de ser erosionado a causa de la desestructuración de suelos (Wells, 1981).
Los cambios físicos son atribuidos, en gran medida, a cambios químicos y mineralógicos producidos por el incremento de la temperatura y la pérdida de materia orgánica. Así pues, un cambio en la textura del suelo puede ser debido a la calcinación de hierro y aluminosilicatos a temperaturas suficientemente elevadas (Bemetrieux et al., 1960, Giovannini, 1994).
La tabla 1 resume los cambios que tienen lugar en el suelo dependiendo de la temperatura alcanzada. Hay que tener en cuenta que sólo se considera la temperatura alcanzada, obviando el tiempo de residencia de esta temperatura en el suelo, es decir, sólo se considera uno de los parámetros que definen la intensidad de fuego. Otro aspecto a considerar es que una misma intensidad de fuego afectará de manera diferente a los primeros centímetros del suelo, siendo los efectos diferentes a más profundidad. De los muchos estudios realizados desde Heyward (1938) hasta Lucchesi et al. (1994) se puede concluir que la temperatura alcanzada en un incendio sólo tiene consecuencias en los primeros cinco centímetros del suelo.
El objetivo de este trabajo es conocer los cambios que experimentan algunos parámetros del suelo tras un incendio forestal y como influye en estos cambios una mayor o menor intensidad de fuego.
Area de estudio
El estudio que se presenta en este artículo está basado en un trabajo realizado sobre un incendio en el macizo de Cadiretes, localizado en el término municipal de Llagostera (Girona). El incendio de “Llagostera” comenzó el mediodía del día 5 de julio de 1994 y fue extinguido en seis horas, quemando un total de 55 hectáreas del bosque, atribuyendo la causa del incendio a un hecho intencionado.
En la figura 1 se muestra la localización del área incendiada, dentro de la propiedad de Can Noguera, en las montañas de Llobatera. El punto más alto que resultó incendiado se sitúa a 350 m. La carretera que une Llagostera con Tossa de Mar delimita el incendio por la parte inferior de la vertiente quemada.
El macizo de Cadiretes es en su mayor parte de naturaleza granítica y con enclaves de rocas metamórficas, está dentro de la zona del alcornoque (Quercetum ilicis galloprovinciale suberetosum) apareciendo estos árboles en bosques de baja densidad, pero muy poblado de sotobosque lo que lo hace intransitable. El bosque que se quemó en julio de 1994, era una plantación de Pinus pinaster con ejemplares muy bien alineados sobre terrazas hechas exclusivamente para este motivo. Las copas de estos árboles se tocan unas a otras desde la parte más baja hasta la superior de la vertiente. Los alcornoques también están presentes en el área quemada, notándose mucho más su presencia una vez que el fuego eliminó, en algunos lugares completamente, al Pinus pinaster. El sotobosque, de este pinar y alcornocal, está compuesto por arbustos como Arbutus unedo, Erica arborea, Rubia peregrina, Smilax aspera, Lonicera implexa y Ruscus aculeatus. Además hay un importante estrato herbáceo predominantemente compuesto por Brachypodiums.
En el área quemada se delimitaron tres zonas de estudio, con la misma orientación y pendiente, según la intensidad del fuego. También se delimitó una zona de bosque control, muy cercano a las zonas quemadas y de iguales características fisiográficas y de vegetación para su estudio comparativo. (Figura. 1) . El suelo se ha clasificado según la Soil Taxonomy como un Xerochrept típico.
Metodología para el establecimiento de las diferentes intensidades de fuego
Inmediatamente después del incendio las diferentes intensidades de fuego fueron determinadas en el campo. Se distinguieron tres zonas mediante la observación del estado de los árboles y de las cantidades de ramas y hojas que permanecían en los árboles, así como la cantidad de hojarasca que había depositada en la superficie del suelo y la cantidad y color de las cenizas (Marion, et al., 1991, Moreno y Oechel, 1989). La vegetación después del incendio en las diferentes zonas tenía las siguientes características:
1. Zona 1 o de baja intensidad de fuego: Los árboles (Pinus y Quercus) mantenían algunas hojas (aunque no fueran totalmente de color verde), y un gran número de ramas, incluso pequeñas. Mucha hojarasca cubrió el suelo justamente después del incendio y no llegó a quemarse. Los Quercus suber sobrevivieron, y también algún Pinus pinaster. Esta zona está localizada alrededor de los torrentes y en la parte más baja de la vertiente. Debajo de la hojarasca depositada se podía observar la presencia de cenizas de color muy negro, que aún perduraban en muchos lugares dos años y medio después del incendio.
2. Zona 2 o de mediana intensidad de fuego: Los árboles no tenían ninguna hoja, pero conservaban un número importante de ramas. No había mucha hojarasca en el suelo. Esta zona se sitúa alrededor de la zona de baja intensidad y en la parte superior de la vertiente. Las cenizas de color negro aún se conservan treinta meses después del incendio.
3. Zona 3 o de alta intensidad de fuego: Los árboles habían perdido todas las hojas y ramas, conservaban solamente el tronco. El Arbutus unedo había desaparecido, cosa que no pasaba en las otras zonas, y la superficie del suelo estaba totalmente desprotegida. La superficie del suelo justo después del incendio estaba cubierta por ceniza de color gris y blanco que desapareció rápidamente después de las primeras lluvias.
Las muestras analizadas fueron recogidas un día después del incendio, cuando todavía no se había producido ningún episodio de lluvia. Se realizó un muestreo de idénticas características en la zona de bosque control (sin quemar). Las muestras fueron recogidas centímetro a centímetro en los 3 cm superficiales, en cinco lugares diferentes de cada zona, consiguiendo una muestra compuesta formada por cinco muestras simples de unos 100 g cada una de ellas. La muestra resultante fue analizada y se realizó una réplica. Los resultados corresponden, a) a la media aritmética de los tres centímetros y b) a la media entre la muestra y su réplica.
Las determinaciones realizadas fueron las siguientes: textura, tras la eliminación de materia orgánica con H2O2, dispersión con (NaPO3)6 y análisis en el Coulter Size Particle; carbono y nitrógeno, mediante analizador elemental; pH de la pasta saturada; Ca, Mg y P asimilables, extraccón con acetato amónico a pH 7 y análisis mediante plasma por inducción; potasio asimilable por absorción atómica.
Cambios en la textura del suelo
Según la tabla 2, en las tres zonas de estudio la cantidad de arena disminuye justo después del fuego si comparamos los datos con la parcela control (-9,92% en la zona de baja intensidad, -17,17% en la zona de media intensidad y -5,23% en la zona de alta intensidad de fuego). Al mismo tiempo la proporción de limos aumenta en las tres zonas (8,62%, 16,62% y 5,52% respectivamente). La fracción arcilla aumenta tan solo en las zonas menos intensamente quemadas (1,3% en la zona de baja intensidad y 0,54% en la zona de media intensidad) y disminuye en la zona más intensamente quemada (-0,29%).
La bibliografía existente (Bemetrieux et al., 1960, Giovannini, 1994) habla de una agregación de partículas después del incendio que produce un aumento de la fracción arena. En nuestro caso los resultados han sido totalmente opuestos. El hecho es que esta aglutinación posterior al incendio, referida en la bibliografía, viene dada por una cementación parecida a la que estructura a las partículas del suelo con el resultado final de la formación de agregados. La preparación de la muestra antes de realizar el análisis de textura (ataque con H2O2 y dispersión con hexametafosfato sódico) puede tener el efecto contrario. En cualquier caso el fuego o la alta temperatura lo que puede llevar a cabo es una microignifracción que quizás se vea enmascarada por una eventual y débil reestructuración.
Cambios en el contenido de carbono y nitrógeno
Justo después del incendio hay un aumento del carbono en las zonas menos intensamente quemadas (4,1% en la zona de baja intensidad y 5,1% en la zona de media intensidad) y una leve disminución en la zona más intensamente quemada (-2,16%). El nitrógeno desciende en concentración en todas las zonas incendiadas después del incendio (-1,04, - 0,41 y ñ1,03% respectivamente, Tabla 3).
Romanyà et al. (1994) hace una distinción entre baja y alta intensidad de fuego y observa una pérdida en carbono del 0,75% en la zona de baja intensidad y de un 1,75% en la zona de alta intensidad en los dos primeros centímetros del suelo. La disminución sufrida en los siguientes tres centímetros más profundos es de tan solo el 0,15%.
Como la cantidad de carbono está directamente relacionado con la cantidad de materia orgánica del suelo, no se va a observar una disminución drástica del contenido de carbono hasta que no se rebasen los 450C que es cuando la combustión de materia orgánica es casi total (Giovannini, 1994, 1997), lo que sólo e significativo en fuegos de alta intensidad. Estos resultados coinciden con los de Sánchez et al. (1994) que observan un incremento de la materia orgánica en suelos que han sufrido fuegos de baja intensidad.
La concentración de nitrógeno desciende después de los incendios debido a que gran parte se volatiliza en forma de N2 y se transforma en formas más complejas. Raison et al., 1992) observan después de un incendio un incremento de amonio y Romanyà et al. (1994) señalan un descenso de N superior en los dos primeros centímetros (126 mg kg-1) y menor en los siguientes tres centímetros (96 mg kg-1). También observan un descenso superior en la zona más intensamente quemada (85 mg kg-1). Giovannini (1997) también destaca el hecho de la pérdida de nitrógeno después de incendios forestales siendo más acusado cuanto más intenso es el fuego, fijando la temperatura de 450°C como determinante para la pérdida del 75% de nitrógeno. Dimitrakopoulos et al, (1994) establecen esta temperatura entre 300 y 400°C.
Después de seis meses Sánchez et al. (1994) observan un descenso general de las concentraciones de nitrógeno comparándolas con las concentraciones halladas justo después del incendio. Blank y Zamudio (1998) observan el mismo hecho y lo atribuyen al consumo producido para la germinación de ciertas especies que aparecen en condiciones de post-incendio.
Cambios en el contenido de calcio, magnesio, potasio y fósforo asimilables
El contenido de calcio aimilable disminuye sólo notablemente en la zona de baja intensidad de fuego (-340 ppm) y, por el contrario, aumenta en la zona de media intensidad (500 ppm). En la zona de alta intensidad la variación es menos acusada (-26 ppm). La concentración de magnesio disminuye en todas las zonas (-456 ppm, -111 ppm y -395 ppm, Tabla 4).
Sánchez et al. (1994) obtiene una marcada disminución en las concentraciones de calcio y magnesio en las muestras recogidas en una parcela quemada a baja intensidad. Giovannini (1997) señala un aumento en la concentración de calcio y magnesio desde los 170º C hasta los 500º C, y un descenso a partir de esta temperatura. Pero Blank y Zamudio (1998) señalan diferencias en el comportamiento de las concentraciones dependiendo de la vegetación que se incendie. De las cuatro especies analizadas por estos últimos autores existe una disminución de calcio y magnesio en la zona de Pinus jeffreyi.
El potasio es el elemento que experimenta un incremento en su concentración más generalizado en todas las zonas (103, 188 y 145 ppm respectivamente). Diversos autores obtuvieron resultados semejantes (Sánchez et al., 1994, Giovannini, 1997, Blank y Zamudio, 1998). El aumento se atribuye a la ceniza producida tras la combustión de la vegetación, aunque Dimitrakopoulos et al. (1994) señalan que si la temperatura alcanza los 500 C hay volatilización de potasio y, si no hay suministro de potasio por parte de la vegetación, la concentración de potasio se verá reducida después del incendio.
La concentración de fósforo disminuye en estos tres primeros centímetros (-1,53, -2,03 y -2,17 ppm respectivamente), aunque si solo se observa el primer centímetro la cosa cambia (2,35, 2,5 y 1,15 ppm, Tabla 5).
Romanyà et al. (1994) aprecian un aumento de fósforo solo destacable en los dos primeros centímetros y no así a más profundidad. Además, este aumento es mucho mayor cuando la intensidad del fuego es más elevada (28 mg kg-1 en la zona de baja intensidad y 70 mg kg-1 en la de alta). Giovannini (1997) también comparte esta afirmación, señalando que cuando hay un aumento notable en la concentración de fósforo es a partir de los 460 C. Romanyà et al. (1994) señalan como responsables de este incremento al aumento de la temperatura capaz de mineralizar el fósforo orgánico más que a la adición de fósforo por parte de la combustión de la vegetación.
Cambios en el pH del suelo
El pH del suelo aumentó de valores inferiores a 7 a valores de 8 en las tres zonas después del incendio. Las zonas más intensamente quemadas fueron las que obtuvieron valores más elevados. Después de dos años los valores de pH del suelo disminuyen pero continúan siendo superiores a los de la zona de bosque control (Figura 2).
Todos los autores observan un aumento de los valores del pH después de un incendio (Giovannini, 1994, 1997; Dimitrakopoulos et al., 1994). Romanyà et al. (1994) destaca mayores incrementos en los primeros centímetros: de 4,28 a 6,42 en los dos primeros centímetros y de 4,31 a 4,54 en los tres siguientes. También el incremento es mayor cuando aumenta la intensidad (de 4,28 pasa a 7,82 en superficie y de 4,31 a 6,90 en los siguientes tres centímetros).
Estos cambios en el pH se deben, según Giovannini (1994), a la pérdida de grupos hidróxilo por parte de las arcillas y a la formación de óxidos derivados de la disociación de carbonatos. No obstante, Giovannini subraya que es necesaria una temperatura superior a 450º C para que este incremento sea notable.
La gran ventaja de realizar estudios sobre fuegos fortuitos es que los datos provienen de un hecho real y no ficticio como puede ser un ensayo de laboratorio. La desventaja reside en que por mucho que se comparen con los de una parcela control queda la duda de sí los valores de partida eran idénticos.
Como se puede comprobar en la discusión, algunos de los resultados son parecidos a los obtenidos por otros autores, pero otros resultados son diferentes. A la hora de comparar datos obtenidos en diferentes trabajos se tienen que tener en cuenta: tipo de suelo, tipo de vegetación, profundidad y, como en este presente trabajo queda reflejado, la intensidad del fuego que provocó los cambios en el suelo.
Agradecimientos
Este trabajo se llevó a cabo gracias al proyecto de la Comunidad Europea EV5V-CT91-0043 “Desertification Risk Assessment and Land Use Planning in a Mediterranean Coastal Area”.
REFERENCIAS
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