Benito Rueda, E.

Rodríguez Alleres, M.

Varela, M. E.

Repositorio da Universidade da Coruña

Cadernos Lab. Xeolóxico de LaxeCoruña. 2007. Vol. 32, pp. 103 - 110ISSN: 0213 - 4497Impacto del fuego en la degradación física de dos suelos forestales en GaliciaImpact of wildfire on soil physical degradation in two forest soils of GaliciaVARELA M.E. 1, RODRÍGUEZ ALLERES M. 1 & BENITO E. 1AbstractThe purpose of this work was to examine the effect of two forest fires in Galicia on physicaldegradation in soils and compare it with the changes observed on heating unburnt neighbou-ring soils to variable temperatures (25, 170, 220, 380 and 460ºC) in the laboratory. The soilswere analysed for dry aggregate size distribution, water aggregate stability, water repellency,hydraulic conductivity and organic carbon.Based on the results, changes in the physical properties of burnt soils are directly related to thehighest temperatures reached at the soil surface during a fire. Thus, soil in the burnt zonewhere the temperature never exceeded 220ºC exhibited no loss of organic carbon or changesin aggregation other than slight fragmentation of macroaggregates into microaggregates. Onthe other hand, water repellency remained very high after burning, which accounts for the lowhydraulic conductivity of the soil.In the fire of greater intensity physical degradation of the soil was much more marked andreflected in a substantial loss (44%) of organic carbon, which propitiated disaggregation anddiminished soil aggregate stability. Water repellency at the soil surface was also considerablyreduced. Therefore, the low hydraulic conductivity of the soil after burning can be ascribed tothe strong deaggregating effect of the firecarbon, which propitiated disaggregation and dimi-nished soil aggregate stability. Key words: forest fires, soil physical degradation, soil aggregation, water repellency.(1) Facultad de Biología. Universidad de Vigo. 36310 Vigo. 7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 103INTRODUCCIÓNLa persistencia de los incendios forestalesincontrolados que progresivamente están des-truyendo ecosistemas mediterráneos y atlánti-cos constituye un serio problema medioam-biental derivado no solo de la pérdida de masaforestal sino también de los procesos dedegradación que induce en el suelo.La intensidad y duración del incendio sonlos dos principales factores que condicionan elimpacto del fuego sobre el suelo aunque tam-bién influyen el tipo de suelo y las condicio-nes climáticas posteriores al incendio.Generalmente se considera que los incendiosde baja intensidad pueden aumentar la fertili-dad del suelo, mientras que los de media y altaintensidad provocan efectos negativos(CHANDLER et al., 1983).Los principales efectos del fuego sobre laspropiedades físicas del suelo se deben funda-mentalmente a la combustión de la materiaorgánica, ya que ésta es esencial para la for-mación y estabilidad de la estructura del suelo(TISDALL & OADES, 1982; AMÉZKETA,1999). La degradación de la estructura reducela porosidad del suelo, favorece el descensode la capacidad de infiltración del agua en elsuelo e incrementa la escorrentía superficial yla erosión del mismo. Además, el fuego puedeinducir repelencia al agua en suelos previa-mente hidrófilos o bien incrementarla o redu-cirla en suelos previamente hidrófobos depen-diendo de la temperatura, cantidad y tipo demateria orgánica consumida y humedad delsuelo (DEBANO et al., 1970; SAVAGE,1974; DOERR et al., 2000). Debido a la dificultad para conocer laintensidad y duración de los incendios foresta-les el uso de programas de calentamiento con-trolado en laboratorio resulta muy útil paramedir la influencia de la temperatura en laspropiedades del suelo (GIOVANNINI et al.,1988; GIOVANNINI, 1994; SOTO et al.,1991; FERNÁNDEZ et al., 1997).El objetivo de este trabajo es estudiar losefectos del fuego sobre la degradación físicade dos suelos forestales y comparar las altera-ciones causadas por el fuego con los cambiosobservados al someter suelos adyacentes noquemados a distintas temperaturas en el labo-ratorio (170, 220, 380 y 460ºC). Esta compa-ración podría ser útil para establecer el rangode temperaturas alcanzadas por el suelo en losincendios estudiados. MATERIAL Y MÉTODOS Se seleccionaron dos zonas afectadas porincendios forestales localizadas en Vilar(Silleda, Pontevedra) y en Estonllo (O Grove,Pontevedra). Se trata de suelos desarrolladossobre granito y con vegetación de Pinuspinaster. Aproximadamente un mes despuésde ocurridos los incendios se recogieronmuestras superficiales de los suelos quemados(0-2.5 cm). Simultáneamente se recogieron enlas proximidades de las zonas quemadas,muestras de suelo no quemado que se utiliza-ron como control y también para realizar lasexperiencias de calentamiento controlado.Las experiencias de calentamiento con-trolado en el laboratorio se realizaron sobrela fracción <10 mm en una mufla con progra-mador de tiempo y velocidad de calenta-miento. Se seleccionaron las temperaturas de170º, 220º, 380º y 460ºC en función de lasreacciones térmicas más característicasobservadas en los suelos mediante análisistérmico diferencial (GIOVANNINI et al.,1988; SOTO et al., 1991). La velocidad decalentamiento fue de 3ºC min-1 y el tiempode permanencia de la muestra a la temperatu-ra deseada de 30 minutos.En los suelos no quemados, en los quema-dos y los sometidos a calentamiento controla-do en laboratorio se realizaron los siguientesanálisis: la distribución de agregados en secose realizó tamizando el suelo por tamices de10, 5, 2, 1, 0.25 y 0.05 mm de malla ; losresultados se expresaron como diámetromedio ponderado (DMPs). La estabilidad delos agregados al agua se determinó por elmétodo del test de la gota (LOW, 1954) queCAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007)104 Varela et al.7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 104pretende simular el impacto de las gotas delluvia sobre los agregados; los resultados seexpresaron como % de agregados estables,considerando como estables los agregadosque superan los 200 impactos de gota (IME-SON & VIS, 1984). La repelencia al agua delas muestras de suelo se determinó por elmétodo de la molaridad de etanol (MED)(LETEY, 1969) que mide el grado de repelen-cia al agua que tiene un suelo. La conductivi-dad hidráulica se determinó en el laboratoriocon un permeámetro de carga constante.Finalmente el carbono orgánico se determinósegún el método descrito por GUITIÁN &CARBALLAS (1976).RESULTADOS Y DISCUSIÓNLa comparación de las propiedades de lossuelos quemados y no quemados muestraresultados muy diferentes en las dos zonasestudiadas (Tabla 1).CAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007) Impacto del fuego 105Estonllo Vilarno quemado quemado no quemado quemadoCorg (g Kg-1) 53.06 59.50 101.91 57.19DMPs (mm) 1.34 1.08 1.12 0.80Agregados estables (%) 52 52 69 16repelencia (% etanol) 19.1 19.3 21.8 5.8Ks (cm h-1) 15.23 7.08 19.69 1.19Tabla 1. Características de los suelos antes y después de los incendios.Tras el incendio de Vilar se observa unareducción en el tamaño y en la estabilidad delos agregados, disminuyendo el DMPS en un29 % y el % de agregados estables al test dela gota en un 77 %. La repelencia al aguadisminuye drásticamente en la superficie delsuelo de forma que el suelo que era extrema-damente repelente antes del incendio sevuelve ligeramente repelente tras el fuego.En un estudio previo se observó que estareducción en la repelencia al agua sólo seproduce en la superficie del suelo ya que a2,5 cm el suelo continúa siendo extremada-mente repelente al agua (VARELA et al.,2005). También se observa una importantereducción de la conductividad hidráulicapasando de 19.69 cm h-1 en el suelo no que-mado a 1.19 cm h-1 en el suelo quemado. Estos cambios se relacionan directamentecon la combustión de la materia orgánicadurante el incendio, reduciéndose en un 44 %el contenido de carbono en el suelo quemadorespecto al no quemado. Por el contrario en la zona de Estonllo elcontenido en carbono orgánico experimentaun ligero incremento del 12 % tras el incendioy no se observan cambios en la estabilidad delos agregados al agua aunque sí se observauna reducción del 19 % en el DMPS. La extre-ma repelencia al agua que presenta el sueloantes del incendio se mantiene tras el fuego loque explicaría la fuerte reducción que seobserva en su conductividad hidráulica.Estas diferencias observadas en las propie-dades de los dos suelos quemados podríanestar relacionadas con las diferentes tempera-turas alcanzadas en la superficie del suelodurante el incendio. Los ensayos de calenta-miento controlado en laboratorio permitieronestudiar con detalle los cambios que se produ-cen en las propiedades de los suelos por efec-to de la temperatura. 7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 105El efecto del calentamiento en la repelen-cia al agua del suelo se refleja en la Figura 1.Estos suelos presentan inicialmente una repe-lencia al agua extrema y esta repelencia semantiene con el calentamiento a 170ºC. Entre170 y 220ºC se intensifica la repelencia al aguaen los dos suelos mientras que a 380º y 460ºCla repelencia al agua desaparece. Estos resulta-dos coinciden con los encontrados por otrosCAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007)106 Varela et al.autores en estudios de calentamiento controla-do en laboratorio quienes señalaron que larepelencia al agua experimenta pequeños cam-bios cuando el suelo se calienta por debajo de175ºC, se intensifica generalmente a tempera-turas entre 175º y 200ºC, y se destruye total-mente por encima de 270-300 ºC (SAVAGE,1974; DEBANO et al., 1976, GARCÍA-CORONA et al., 2004; VARELA et al., 2005).Fig. 1. Repelencia al agua de los suelos calentados a distintas temperaturas. Los valores para un mismo sueloson significativamente diferentes (p<0,05) si las letras son diferentes.Con el calentamiento del suelo no se apre-cian cambios significativos en el tamaño delos agregados en el suelo de Estonllo hasta latemperatura de 220ºC (Figura 2), sin embargo,en el suelo de Vilar la desagregación comien-za a ser significativa a la temperatura de170ºC. Cuando la temperatura es más elevada(380 y 460ºC) se produce una fuerte desagre-gación en los dos suelos. Estos resultados con-firman que el incremento de la temperaturafavorece la fragmentación de los macroagre-gados en microagregados. La estabilidad de los agregados al aguaaumenta significativamente a las temperaturasde 170 y 220ºC en el suelo de Estonllo pero nosufre variaciones en el suelo de Vilar (Figura3). El aumento en el % de agregados establespodría explicarse por el hecho de que la estabi-lidad y madurez de la materia orgánica de lossuelos forestales alcanza un máximo entre 100y 160ºC (ALMENDROS et al., 1984). Otraposible justificación puede ser que los agrega-dos ofrezcan una mayor resistencia al estallidocomo consecuencia del aumento de la repelen-cia al agua que se produce al calentar los sue-los en el intervalo de temperaturas de 25 a220ºC tal como se indicó anteriormente.A la temperatura de 380ºC se produce enlos dos suelos un descenso acusado del por-centaje de agregados estables, siendo estapérdida de estabilidad del 60 % en el suelode Estonllo y del 85 % en el de Vilar. A460ºC continúa el descenso con tan sólo un4 % de agregados estables en el suelo deEstonllo. En el suelo de Vilar ya no se obtu-vieron agregados para realizar este test debi-do a la fuerte desagregación causada por laelevada temperatura.7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 106Estos cambios observados en la repelenciaal agua y en la agregación de los suelos con elaumento de la temperatura están directamenterelacionados con las pérdidas de materia orgá-nica por combustión. Por debajo de 220ºC nose observan cambios significativos en el con-tenido en Corg en ninguno de los dos suelos,mientras que a 380ºC y a 460ºC los contenidosen Corg de los suelos experimentan una impor-tante disminución con pérdidas de Corg del 55CAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007) Impacto del fuego 107Fig. 2. Diámetro medio ponderado y pérdidas de carbono de los suelos calentados a distintas temperaturas.Los valores para un mismo suelo son significativamente diferentes (p<0,05) si las letras son diferentes.Fig. 3. % de agregados estables y pérdidas de carbono de los suelos calentados a distintas temperaturas. Losvalores para un mismo suelo son significativamente diferentes (p<0,05) si las letras son diferentes.7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 107% en Estonllo y del 75 % en Vilar a 380ºC ydel 91 % en Estonllo y del 94 % en Vilar a460ºC (Figuras 2 y 3). Finalmente la influencia de la temperaturaen la conductividad hidráulica de los suelosestaría determinada por los cambios produci-dos en la agregación y en la repelencia alagua. La conductividad hidráulica disminuyecon el incremento de la temperatura hastaalcanzar valores mínimos a 220ºC mantenién-dose muy baja a temperaturas mayores(Figura 4). CAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007)108 Varela et al.Fig. 4. Conductividad hidráulica de los suelos calentados a distintas temperaturas. Los valores para unmismo suelo son significativamente diferentes (p<0,05) si las letras son diferentes.Debido a que no se observan cambiosimportantes en la agregación de los suelos atemperaturas inferiores a 220ºC, la disminuciónde la conductividad hidráulica estaría relacio-nada con el incremento de la repelencia al aguaque se observó en este intervalo de temperatu-ras, coincidiendo los valores mínimos de con-ductividad con la intensificación de la repelen-cia en el intervalo de 170-220ºC. A temperatu-ras más elevadas la repelencia al agua desapa-rece y los bajos valores de conductividadhidráulica se explicarían por la fuerte desagre-gación observada en los suelos estudiados porencima de 220ºC coincidiendo con las pérdidasde materia orgánica por combustión.CONCLUSIONESLos resultados obtenidos al analizar losefectos de los incendios en las propiedades delsuelo y su comparación con los obtenidos enel calentamiento controlado en el laboratorionos permiten concluir que la temperaturaalcanzada por el suelo durante el incendiocondiciona de manera decisiva el comporta-miento físico del suelo quemado.Si tenemos en cuenta que con el calenta-miento controlado por debajo de 220ºC no seobservan cambios importantes en el contenidoen carbono ni en la distribución y estabilidadal agua de los agregados, y que la repelenciaal agua se intensifica entre 25º y 220ºC, sepodría suponer que las temperaturas alcanza-das en la superficie del suelo quemado en lazona de Estonllo no habrían superado los220ºC. Por el contrario en la zona de Vilar laspropiedades del suelo quemado se aproximana los valores obtenidos con las temperaturasde 380 y 460ºC lo que refleja una mayorintensidad del incendio en esta zona. 7008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 108En el incendio de Estonllo que puede con-siderarse de baja intensidad no se observa pér-dida de carbono ni cambios en la agregacióndel suelo, excepto una ligera fragmentación delos macroagregados en microagregados. Laestabilidad de los agregados es uno de los fac-tores que más fuertemente influyen sobre laerosionabilidad del suelo, convirtiéndose tras elpaso del fuego (debido a la eliminación de lacubierta vegetal y la hojarasca) en factor claveen la gestión del agua y la pérdida de nutrientesy materiales del suelo. Los resultados obteni-dos indican que la erosionabilidad del suelo nose vería muy alterada en los incendios de bajaintensidad. Sin embargo es importante señalarla fuerte repelencia al agua superficial quemanifiesta el suelo cuando las temperaturas noson muy altas, lo cual se traduce en una fuertereducción de la conductividad hidráulica. En el incendio de mayor intensidad ladegradación física del suelo se manifiesta demanera más drástica, ya que la pérdida de lamateria orgánica, principal agente cementantede los suelos forestales gallegos, favorece unafuerte desagregación del suelo y una pérdidade estabilidad de los agregados por lo queaumenta de forma importante la erosionabili-dad del suelo quemado. A ello hay que añadirla presencia de una capa repelente al agua noen la superficie sino a unos cm de profundidadlo que se traduce igualmente en una fuertereducción de la conductividad hidráulica en elsuelo quemado.AGRADECIMIENTOSEste trabajo ha sido financiado por la Xuntade Galicia, proyectos PGIDT99PXI30101A yPGIDIT02RFO30101PR. Los autores agrade-cen a Elisa Alonso González y a AraceliDovalo Pazos su colaboración en las determi-naciones analíticas.CAD. LAB. XEOL. LAXE 32 (2007) Impacto del fuego 109Recibido: 03 / 04 / 2007Aceptado: 02 / 10 / 20077008713-XEOLOXIA N 32ok.qxd  28/11/07  22:04  Página 109BIBLIOGRAFÍAALMENDROS, G.; POLO, A.; IBAÑEZ, J. &LOBO, M.C. (1984). Contribución al estu-dio de la influencia de los incendios foresta-les en las características de la materia orgá-nica del suelo. I. Transformaciones delhumus por ignición en condiciones controla-das de laboratorio. Révue d’Ecologie et deBiologie du Sol, 8: 79-86.AMÉZQUETA, E. (1999). Soil aggregate stabi-lity: a review. Journal of SustainableAgriculture, 14(2/3): 83-151.CHANDLER, C.; CHENEY, P.; THOMAS, P.;TRABAUD, L. & WILLIAMS, D. (1983).Fire in forestry - Volumen I: Forest FireBehavior and Effects. John Wiley & Sons,New York.DEBANO, L.F.; MANN, L.D. & HAMILTON,D.A. (1970). 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Impacto del fuego en la degradación física de dos suelos forestales en Galicia

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