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Efectos de la intensidad y evolución a corto plazo de las propiedades físicas, erosionabilidad, humedad y temperatura del suelo

by Llinares Palacios, Josep Vicent

Abstract (Summary)
RESUMEN El impacto del fuego en el suelo y en los procesos ecológicos que operan en las laderas con matorrales mediterráneos depende de la elevación de temperaturas y de la duración del calor durante el incendio. A pesar de su importancia en nuestros ecosistemas forestales, hay pocos estudios en que se hayan medido de forma experimental, bajo condiciones ambientales típicas del verano, y condiciones controladas de combustible y estado del suelo y de la vegetación. El objetivo de esta tesis es proporcionar datos experimentales de campo y de laboratorio sobre los niveles de intensidad que afectan al suelo como consecuencia de fuegos de verano en dos formaciones de matorral con diferente carga y estructura del combustible, cómo se alteran las propiedades del suelo, cómo se modifica su respuesta a la acción erosiva de la lluvia y cómo se modifican los patrones espaciales y temporales de distribución de la humedad y la temperatura del suelo durante el primer año después del fuego. El área de estudio está localizada en La Concordia a 50 Km al noroeste de la ciudad de València, a una altitud de entre 500 a 575 m. s. n. m., la ladera presenta una pendiente de entre el 30 al 40 % con una orientación sudoeste. El clima es semiárido y la vegetación es de matorral mediterráneo y se distribuye en mosaicos, dominados por las especies de Ulex parviflorus y Rosmarinus officinalis. El tipo de suelo es Leptosol rendzínico (Clasificación FAO) o Lithic Haploxeroll (Clasificación Americana). En la zona de estudio se delimito un área de 114 m de largo por 30 m de ancho. Se seleccionaron 9 parcelas de 20 m x 4 m, equipadas con un colector y depósitos para la recogida de sedimentos y agua de escorrentía. En la parte central del área se instaló una estación meteorológica automatizada. Los incendios experimentales se realizaron el 20 y 21 de junio de 1995, de las 9 parcelas se destinaron 3 para el tratamiento de fuego intenso, otras 3 para el moderado y otras 3 como control (no incendiado). Las temperaturas y duraciones del incendio se registraron mediante termopares conectados a un datalogger. En cada una de las parcelas se tomaron 4 muestras de suelo distribuidas en dos microambientes bajo planta y entre plantas. Asimismo, se instalaron sondas para la medida de la humedad del suelo (por la técnica del TDR) y también se instalaron cápsulas de splash para la determinación de la susceptibilidad del suelo al impacto de las gotas de lluvia. La temperatura máxima y la duración del calor en el suelo aumentan con la cantidad de combustible que se quema y con el grado de compactación de dicho combustible. Un aumento de la carga de combustible de 2 a 4 Kg m-2 hace aumentar la temperatura media máxima de la superficie del suelo de 416ºC a 516ºC y la duración de temperaturas mayores a 100ºC de 20 a 36 minutos. Un aumento de la densidad aparente media del combustible de 2 a 4 Kg m-3 aumenta la temperatura máxima de 446 a 486ºC y la duración de temperaturas >100ºC de 20 a 36 minutos. Para una misma cantidad de combustible, la intensidad es mayor en aquellos espacios de suelo cubiertos por el combustible que tiene menor altura y mayor densidad aparente. Cuando se relacionan las variaciones que experimentan las propiedades del suelo con las intensidades medias obtenidas en función de la carga de combustible, la única propiedad que experimenta una variación estadísticamente significativa respecto del suelo control es el estado de agregación del suelo. Cuando dichas variaciones se analizan teniendo en cuenta las características previas del suelo y la densidad aparente del combustible se obtienen variaciones significativas de la capacidad de retención de agua, la densidad real de las partículas del suelo, la densidad aparente, la estabilidad estructural, la distribución de agregados y el contenido de materia orgánica. Dichas variaciones indican que los efectos en el suelo dependen de las características del suelo previas al incendio, de la cantidad de combustible que se quema y de su grado de compactación. Durante el primer año posterior al incendio, las propiedades más sensibles a la degradación inducida por la intensidad del fuego son la densidad de las partículas del suelo y su estado de agregación. La densidad de las partículas aumenta como consecuencia de la mineralización de la materia orgánica. El porcentaje de macroagregados y su estabilidad disminuyen a lo largo del año. Las pautas estacionales de variación de estas propiedades se alteran respecto a las del suelo no incendiado. La erosionabilidad del suelo, el régimen hídrico y el régimen térmico de cada tipo de superficie se modifican en función de la calidad del suelo antes del fuego y en función de la intensidad de fuego que han recibido. Los suelos de peor calidad (microambiente entre plantas) que han recibido mayor impacto de fuego son más susceptibles a la desagregación por impacto de la gota de lluvia, dan lugar a mayores proporciones de partículas de tamaño pequeño que son más transportables por splash y, dependiendo de la intensidad de lluvia, son también más susceptibles de sufrir una desagregación adicional y un mayor transporte por escorrentía. En el rango de intensidades de lluvia entre 0 y 20 mm h-1 la cantidad de suelo movilizado por splash en cada superficie aumenta linealmente con la intensidad de lluvia y dicho aumento es tanto mayor cuanto mayor es la intensidad de fuego que ha recibido cada una. La intensidad de lluvia que inicia la movilización de suelo por escorrentía es de 5 mm h-1. El tamaño de los sedimentos movilizados por splash es siempre mayor que el tamaño de los sedimentos en el agua de escorrentía. Para intensidades de lluvia entre 5 y 10 mm h-1, la escorrentía arrastra partículas de tamaño arcilla y limo fino, mientras que entre 10 y 20 mm h-1 el tamaño corresponde a limo medio. Respecto a la humedad y temperatura del suelo, los suelos de peor calidad antes del fuego (microambiente entre plantas) que han sufrido mayor intensidad de fuego tienen un balance hídrico y térmico más desfavorable. Dichos suelos tienen mayor contenido de agua, pero se secan más rápidamente, también experimentan mayores variaciones de temperatura y el agua permanece útil para las plantas durante pocos días. Los suelos de mejor calidad antes del fuego (microambiente bajo plantas) que han sufrido el impacto de la intensidad del fuego tienen un balance hídrico y térmico que a lo largo del año de estudio resulta más favorable que el suelo entre plantas. La humedad del suelo tras la lluvia sigue un modelo exponencial decreciente con el número de días transcurridos desde la lluvia. Aunque no se ha realizado un seguimiento del proceso de colonización vegetal, durante el periodo de estudio, la dinámica estacional de la humedad y temperatura del suelo en el área bajo plantas afectado por mayor intensidad, puede resultar más favorable para el inicio del proceso de recuperación vegetal en periodos próximos al invierno, mientras que en las superficies bajo plantas afectadas por menor intensidad, el periodo hídrico y térmico del suelo resulta más favorable es el de la primavera. __________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT The impact of fire on the soil and in ecological processes, which take place on the slopes that have Mediterranean bushes, depends upon the rise of temperature and the duration of heat during the burn. Despite its importance in our forest ecosystems, there are few studies in which experimental measures have been taken under typical summer conditions, controlled fuel and state of the soil, as well as the vegetation, the rise of temperature and its duration in the soil, alterations of the physical properties with regards to the intensity of the fire and the consequences of said alteration in the process of hydric erosion and the function of temperature and humidity of the soil. The aim of this thesis is to provide experimental field and laboratory data on the intensity levels which affect the soil as a consequence of summer fires in two bush formations with different loads and structure of combustion. Discover the changes which take place in: the properties of the soil, the effect of rainfall erosion, changes and effects in spatial and seasonal patchiness of the soil temperature and humidity distribution during the first year after the fire. The soils structure degrades through alterations in organic or non-organic colloids that form the aggregates of the soil. This degradation, which is in proportion to the increase in fire intensity, modifies the spatial and temporal patchiness variables properties such as the density of the soil, the distribution and stability of the aggregates, a rise in susceptibility of the soil having been displaced through the impact of rainfall and runoff, and altering the spatial and seasonal patchiness humidity and temperature of the soil.
Bibliographical Information:

Advisor:Rubio Delgado Jose Luis; Molina Donate Mª Jose

School:Universitat de València

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:biologia vegetal

ISBN:

Date of Publication:12/19/2001

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