Severidad del fuego y repelencia al agua en el suelo después de incendios forestales en Galicia

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1 6CFE01-351

2 2/6 Severidad del fuego y repelencia al agua en el suelo después de incendios forestales en Galicia FERNÁNDEZ FILGUEIRA,C. 1, VEGA HIDALGO, J.A. 1 y FONTURBEL LLITERAS, T. 1 1 Centro de Investigación Forestal de Lourizán. Consellería do Medio Rural e do Mar. Apdo Pontevedra. cffilgueira@gmail.com Resumen La determinación del grado de la hidrofobicidad del suelo después de incendio es una fase importante en la evaluación del impacto del fuego en el suelo y en la estimación de la respuesta hidrológica de las cuencas incendiadas. En muestreos realizados en diferentes incendios ocurridos en Galicia entre los años 2008 y 2012, se efectuaron pruebas de repelencia con un mini-infiltrómetro de disco en suelos afectados por el fuego con distintos niveles de severidad. Los resultados muestran que los suelos quemados afectados con una severidad baja suelen presentar una repelencia al agua de fuerte a moderada en el suelo superficial y subsuperficial. Como contraste, en los suelos de severidad moderada y alta, la aparición de repelencia se detecta en el suelo subsuperficial. Esto, unido a la ausencia de cubierta en el suelo mineral, junto con la pérdida de estructura del suelo puede favorecer las pérdidas de suelo por erosión en áreas afectadas por fuegos de alta severidad. Palabras clave Velocidad de infiltración, hidrofobicidad, mini-infiltrómetro, respuesta hidrológica, riesgo erosión. 1. Introducción La evaluación de la severidad del fuego es una de las tareas más importantes en la planificación de actividades de estabilización de suelo después de incendio (PARSONS et al., 2010; JAIN et al., 2012). La caracterización del grado de perturbación del suelo resulta esencial para identificar las áreas prioritarias de intervención en las que se han producido cambios en las propiedades del suelo que pueden favorecer el incremento de escorrentía y pérdidas de suelo por erosión. La repelencia al agua del suelo es un aspecto muy relevante en la evaluación del riesgo de hidrológico-erosivo tras incendio (JORDÁN et al., 2010). Es comúnmente aceptado que el nivel de repelencia al agua del suelo aumenta al aumentar la severidad del fuego en suelo (p.ej. DOERR et al., 2000; FERREIRA et al., 2005; LEWIS et al., 2006; ZAVALA et al., 2009). Experimentos de laboratorio han mostrado que temperaturas entre ºC durante el fuego facilitan la formación de una capa hidrofóbica en el suelo mientras que temperaturas más altas favorecen su formación en las capas de suelo subsuperficiales (GARCÍA-CORONA et al., 2004). Sin embargo, la repelencia a agua del suelo tras incendio presenta una gran variabilidad espacial y su relación con la severidad del fuego en el suelo no es siempre evidente (DOERR et al, 2000; LEWIS et al., 2006). Diferentes metodologías se han utilizado para la determinación en campo y en laboratorio de la repelencia al agua del suelo (JORDÁN et al., 2010). En este trabajo se ha

3 3/6 empleado un mini-infiltrómetro de disco que proporciona información sobre la velocidad de infiltración relativa y que ha mostrado reflejar los cambios en el grado de repelencia al agua del suelo en campo, en función de la severidad del fuego en el suelo (LEWIS et al., 2006). VEGA et al. (en prensa) han propuesto una serie de niveles de severidad del fuego en el suelo en base a indicadores visuales del grado de afectación de la cubierta orgánica del suelo y del suelo mineral, encontrando que esos niveles reflejaban cambios en importante propiedades químicas y microbiológicas tras incendio en Galicia. Sin embargo, no existe información sobre la capacidad de esos indicadores para reflejar el grado de hidrofobicidad del suelo tras incendio. 2. Objetivos El principal objetivo de este estudio es determinar si una serie de signos visuales de severidad del fuego en el suelo reflejan el grado de repelencia al agua en el suelo inmediatamente después del fuego. 3. Metodología Se seleccionaron siete áreas experimentales, seis de ellas habían sufrido un incendio de verano y en otra se realizó un fuego experimental en Octubre de Las principales características de los sitios de estudio se resumen en la Tabla 1. Tabla 1. Principales características de las áreas incendiadas Sitio Tipo de Fecha fuego Superficie Vegetación Sustrato fuego quemada (ha) pre-fuego Ferreirós Incendio Agosto Matorral Esquistos Edreiras Incendio Agosto Matorral Esquistos Pardesoa Fuego Octubre Matorral Esquistos experimental Piñor Incendio Septiembre Matorral Esquistos Boiro Incendio Agosto Matorral, Granitos P. pinaster y E. globulus Sobradelo Incendio Agosto Matorral y Esquistos Valdeorras masas de P. pinaster Estrumil Incendio Septiembre Matorral, P. pinaster, Q. pyrenaica Esquistos Las mediciones de campo se llevaron a cabo inmmediatamente después del fuego en todos los casos. En cada área experimental, se establecieron un número variable de transectos en función de la superficie quemada. En cada transecto se estimó visualmente la severidad del fuego en el suelo cada 10 m en un punto de muestreo de 20 x 20 cm, siguiendo la clasificación propuesta por VEGA et al. (en prensa). Se distinguieron cinco niveles de severidad del fuego en el suelo: (1) Cubierta orgánica del suelo reconocible. Hojarasca total o parcialmente consumida pero mantillo inferior consumido sólo de forma limitada, (2) Restos carbonosos de la consunción de la cubierta orgánica sobre el suelo mineral intacto, (3) Suelo

4 4/6 desnudo. La superficie del suelo permanece intacta tras el fuego, (4) Suelo desnudo. Consunción total de la materia orgánica del suelo, pérdida de estructura y (5) Suelo desnudo. Consunción de la materia orgánica del suelo, pérdida estructura, predomina el color naranja a rojizo En cada punto de muestreo, se realizó una prueba con el mini infiltrómetro de disco en la superficie del suelo mineral y 3 cm por debajo de éste. El mini infiltrómetro de disco se usa para medir la cantidad de agua que se infiltra en el suelo durante el primer minuto, proporcionando así una velocidad de infiltración relativa. Esa variable es considerada un indicador del nivel de hidrofobicidad del suelo por su alta y negativa correlación con otros tests que miden el grado de repelencia al agua en el suelo (LEWIS et al., 2006; ROBICHAUD et al., 2008). La existencia de o no de repelencia se determinó en base a las categorías establecidas por ROBICHAUD et al. (2008): repelencia fuerte (0- <3 ml min -1 ); repelencia débil (3- < 8 ml min -1 ) y ausencia de repelencia con valores de velocidad de infiltración relativa iguales o mayores 8 ml min -1. Un ANOVA multifactorial fue usado para testar el efecto sobre la velocidad de infiltración relativa (en las dos profundidades) de la severidad del fuego en el suelo y el sitio. La existencia de interacciones significativas entre esos dos factores no hizo posible la generalización de lo resultados para todos lo sitios y, por tanto, el efecto de la severidad del fuego sobre la velocidad de infiltración relativa fue analizado con un ANOVA de una vía en cada sitio experimental. 4. Resultados y Discusión La velocidad de infiltración relativa medida con el mini infiltrómetro de disco en la superficie del suelo mineral tendió a aumentar con el nivel de severidad del fuego en el suelo en todos los casos, encontrando que, como promedio, no existía repelencia a partir del nivel de severidad 3 (Figura 1). Para todos los casos, no se detectaron diferencias significativas en la velocidad de infiltración relativa entre los niveles 1 y 2 mientras que los niveles 3, 4 y 5 sí difirieron significativamente entre sí y en relación a los niveles de severidad del fuego en el suelo bajos (1 y 2). Dada la relación entre la velocidad de infiltración relativa y la repelencia al agua del suelo (LEWIS et al., 2006; ROBICHAUD et al., 2008), en este caso se evidencia una tendencia del nivel de hidrofobicidad del suelo superficial a decrecer con la severidad del fuego en el suelo.

5 5/6 Figura 1. Valores medios de la velocidad de infiltración relativa en el suelo superficial y 3 cm por debajo de la superficie del suelo para cada nivel de severidad del fuego en el suelo. Para el nivel subsuperficial del suelo, se evidenció la presencia de repelencia en todos los niveles de severidad (Figura 1), no detectándose diferencias significativas entre ellos en ninguno de los sitios experimentales. RODRÍGUEZ-ALLERES et al. (2012), al igual que en el presente estudio, observaron repelencia al agua en el suelo superficial y subsuperficial en suelos quemados con baja severidad. También encontraron la presencia de una capa hidrofóbica entre 2 y 20 cm de profundidad en suelos quemados con severidad media-alta y su ausencia en el suelo superficial. La presencia de repelencia subsuperficial está relacionada con la condensación de compuestos orgánicos volátiles cuando el suelo es calentado a altas temperaturas (DE BANO et al., 1998). Este fenómeno podría evitar la detección de repelencia al agua en el suelo si sólo es evaluado el suelo superficial cuando es analizada la severidad del incendio e indica a su vez el mayor riesgo de hidrológico-erosivo en las zonas de alta severidad en donde la cubierta orgánica del suelo está ausente (niveles de severidad 3 a 5). 5. Conclusiones Este estudio ha mostrado que los niveles de severidad basados en signos visuales propuestos reflejan aceptablemente el grado de hidrofobicidad de los suelos después de incendio en el suelo superficial. Los suelos afectados por niveles altos de severidad del fuego se caracterizan por la ausencia de repelencia en el suelo superficial y su presencia en los niveles sub-superficiales mientras que la presencia de repelencia es evidente en los suelos afectados por severidad del fuego baja. Esto indica que es necesaria las determinaciones de la repelencia al agua en el suelo después de incendio deben hacerse a varios niveles de profundidad en el suelo para poder evaluarla correctamente.

6 6/6 6. Agradecimientos Este estudio ha sido financiado por el Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias (INIA) a través del proyecto RTA C02-01 y por el Plan de Innovación y Mejora Forestal de Galicia ( ) de la Xunta de Galicia. 7. Bibliografía DE BANO, L. F.;NEARY, D. G.; FFOLLIOTT, P. F Fire s effects on ecosystems. John Wiley and sons. New York. DOERR, S.H.; SHAKESBY, R.A.; WALSH, R.P.D. 2000, Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance. Earth Science Review. 51: FERREIRA, A. J. D.; COELHO, C. O. A.; BOULET, A. K.; LEIGHTON-BOYCE, G.; KEIZER, J.J.; RITSEMA, C. J Influence of burning intensity on water repellency and hydrological processes at forest and shrub sites in Portugal. Austr. J. Soil Res. 43: GARCÍA-CORONA, R.; BENITO, E.; DE BLAS, E.; VARELA, M.E Effects of heating on some soil physical properties related to its hydrological behaviour in two northwestern Spanish soils. Int. J. Wild. Fire. 13: JAIN, T.B.; PILLIOD, D.S.; GRAHAM, R.T.; LENTILE, L.B.; SANDQUIST, J.E Index for characterizing post-fire soil environments in temperate coniferous forests. Forests 3: JORDÁN, A.; ZAVALA, L.; GONZÁLEZ, F.; BÁRCENAS, G.; MATAIX-SOLERA, J Repelencia al agua en suelos afectados por incendios: métodos sencillos de determinación e interpretación. En: Cerdá A. y Jordán, A. (eds.). Actualización en métodos y técnicas para el estudio de los suelos afectados por incendios forestales: Cátedra de Divulgación de la Ciencia. Universitat de Valencia. FUEGORED LEWIS, S. A.; WU, J. Q.; ROBICHAUD, P. R Assesing burn severity and comparing soil water repellency, Hayman Fire, Colorado. Hydrol.l Proc. 20: PARSONS, A.; ROBICHAUD, P.R.; LEWIS, S.A.; NAPPER, C.; CLARK, J.T Field guide for mapping post-fire soil burn severity. USDA Forest Service. Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR pp. ROBICHAUD, P R.; LEWIS, S. A.; ASHMUN, L. E New procedure for sampling infiltration to assess post-fire soil water repellency. USDA Forest Service Research Note RMRS-RN pp. VEGA, J.A.; FONTURBEL, T.; MERINO, A.; FERNÁNDEZ, C.; FERREIRO, A.; JIMÉNEZ, E. en prensa. Testing the ability of visual indicators of soil burn severity to reflect changes in soil chemical and microbial properties in pine forests and shrubland. Plant Soil. ZAVALA, L, M.; JORDÁN, A.; GIL. J.; BELLINFANTE, N.; PAIN, C Intact ash and charred litter reduces susceptibility to rain splash erosion post-wildfire. Earth Surf. Proc. Landforms. 34: