Monitoring fire impacts in soil water repellency and structure stability during 6 years

FLAMMA, 4 (2), 71-75, 2013 ISSN 2171 - 665X CC A ibu ion-NonComme cial-Sha eAlike 3.0 License 71 Moni o ización del impac o del uego en la epelencia al agua y la es uc u a del suelo du an e 6 años Moni o ing i e impac s in soil wa e epellency and s uc u e s abili y du ing 6 yea s Ángel J. Go dillo-Ri e o, Jo ge Ga cía-Mo eno, An onio Jo dán, Lo ena M. Za ala (*) MED_Soil Resea ch G oup. Dp o. de C is alog a ía, Mine alogía y Química Ag ícola, Uni e sidad de Se illa. Facul ad de Química, P o eso Ga cía González, 1, 41012, Se illa. Spain * Co esponding au ho : lo e[email p o ec ed] Keywo ds Abs ac Soil wa e epellency Agg ega e s abili y Wild i es Wild i es induce a se ies o soil changes a ec ing hei physical and chemical p ope ies and he hyd ological and e osi e esponse. Two o he p ope ies ha a e commonly a ec ed by bu ning a e soil wa e epellency and s uc u al s abili y. This pape ca ies ou he s udy and moni o ing o wa e epellency and soil s uc u al s abili y du ing a pe iod o 6 yea s a e i e in calca eous soils o sou he n Spain in di e en agg ega e size ac ions (<2, 1-2, 0.5-1 and 0.25-0.5 mm). Du ing his ime, i was obse ed ha bo h p ope ies showed di e en endencies in di e en agg ega e size ac ions. I was obse ed ha wa e epellency inc eased a e i e especially in he ine ac ions (0.25-0.5 mm). S uc u al s abili y inc eased signi ican ly a e he i e and was p og essi ely educed du ing he expe imen al pe iod. Palab as cla e Resumen Hid o obicidad del suelo Es abilidad es uc u al Incendios o es ales El uego p oduce una se ie de cambios en el suelo que a ec an a sus p opiedades ísicas, químicas y a la espues a hid ológica y e osi a. Dos de las p opiedades que suelen e se más a ec adas po el uego son la epelencia al agua y la es abilidad es uc u al. En es e abajo se ealiza el es udio y moni o ización de la epelencia al agua y la es abilidad es uc u al del suelo du an e un pe íodo de 6 años después de la acción del uego en suelos calcá eos del su de España en di e en es acciones de amaño de ag egados (<2, 1-2, 0.5-1 y 0.25-0.5 mm). Du an e es e iempo, se obse ó que ambas p opiedades mos a on endencias di e en es en unción de la acción de amaño de los ag egados. Se obse ó que la epelencia al agua aumen ó as el uego especialmen e en las acciones más inas (0.25- 0.5 mm). La es abilidad es uc u al se inc emen ó signi ica i amen e as el uego y ue disminuyendo p og esi amen e du an e el iempo de es udio. 1 INTRODUCCIÓN La epelencia al agua (RA) del suelo se ha obse ado en una a iedad de suelos bajo di e en es ipos de ege ación y climas, pe o el uego es conside ado en gene al como un ac o desencadenan e. Dependiendo de ac o es como la empe a u a del suelo du an e el uego, su du ación, las p opiedades del suelo y la can idad y ipo de combus ible, la RA del suelo puede se inducida, aumen ada o des uida, o bien pe manece inal e ada en el co o o la go plazo. La es uc u a del suelo es ambién un ac o impo an e pa a el con ol de los p ocesos hid ológicos, la FLAMMA | Vol. 4 | 2 | 71-75 72 Tabla 1. Localización y ca ac e ís icas de la zona de es udio. Si io Fecha del incendio Li ología Vege ación Á ea a ec ada (ha) CF 22/07/2006 Calizas y ma gas Ma o al y encinas dispe sas 600.4 JF 31/08/2006 Ma gas Pas izal 63.7 LB 09/09/2006 A enisca calcá ea y silícea Ma o al y acebuches dispe sos 115.1 T1 17/07/2006 A enisca calcá ea Ma o al 141.0 T2 22/07/2006 Ma gas Ma o al 133.5 disponibilidad de agua y el iesgo de e osión del suelo. Los e ec os del uego sob e la es abilidad de ag egados (EA) del suelo han sido discu idos en una ecien e e isión (Ma aix-Sole a e al., 2011). Algunos au o es han obse ado una disminución a co o plazo las después de un incendio o es al in enso o una quema expe imen al, mien as que o os han obse ado un inc emen o. Además, o os es udios no han encon ado cambios signi ica i os después del uego. La hid o obicidad y la es abilidad es uc u al es án elacionadas, ya que los ecub imien os o gánicos hid ó obos pueden e asa la en ada de agua en los ag egados y a o ece su es abilidad. 2 OBJETIVOS El obje i o de es e abajo es es udia los cambios en la RA y la EA del suelo y su e olución a medio plazo después de un incendio (6 años), así como su dis ibución den o de dis in as acciones de amaño de los ag egados. 3 METODOLOGÍA 3.1 ÁREA DE ESTUDIO Y CARACTERÍSTICAS DEL FUEGO Pa a es e abajo se selecciona on cinco á eas de ma o al medi e áneo a ec adas po incendios o es ales en e julio y sep iemb e de 2006 (Figu a 1) en los municipios de Co es de la F on e a (CF), Jimena de la F on e a (JF), Los Ba ios (LB) y Ta i a (T1 y T2), en la p o incia de Cádiz (S España). La Tabla 1 mues a la ubicación y ca ac e ís icas de cada si io, así como el á ea a ec ada. Pa a es e es udio sólo se selecciona on á eas a ec adas po uego de se e idad mode ada, con consumo comple o de plan as he báceas y la mayo ía de los a bus os y la capa o gánica del suelo ue on consumidos en g an medida. Si es aban Figu a 1. Á ea de es udio y localización de las zonas a ec adas po el uego es udiadas en es e abajo. CT: Co es de la F on e a (Málaga); JF: Jimena de la F on e a (Cádiz); LB: Los Ba ios (Cádiz); T1 y T2: Ta i a (Cádiz). p esen es, los á boles y a bus os dispe sos se quema on, pe o la biomasa no se consumió po comple o, y los allos de diáme o en e 8 y 10 mm sob e i ie on o ue on a ec ados sólo pa cialmen e. FLAMMA | Vol. 4 | 2 | 71-75 73 Tabla 2. Ca ac e ización (p omedio±des iación es ánda ) ísico-química de los suelos quemados. CE: conduc i idad eléc ica; CO: C o gánico; EA:po cen aje de ag egados es ables; DA: densidad apa en e. Código pH CE dS m- 1 CO % CaCO3 % A ena % A cilla % G a as % DA g cm-3 CF 8.1±0.1 0.49±0.03 7.65±0.3 18.3±1.0 37±0.4 23.3±1.5 15.89±1.5 1.17±0.1 JF 7.5±0.3 0.35±0.03 3.74±0.2 6.5±0 21.56±1.6 51.35±2.7 3.2±0.3 1.54±0.1 LB 7.7±0.4 0.44±0.03 6.79±0.6 12.2±0.6 46.49±3.8 21.3±1 27.32±0.3 1.66±0 T1 7.5±0.1 0.15±0 6.17±0.6 11.5±0.7 42.52±1.2 18.81±0.4 26.76±0.8 1.68±0.1 T2 7.8±0.2 0.15±0 5.03±0.1 13.4±0.7 43.47±1.6 35.6±0.6 2.82±0.1 1.42±0.1 3.2 MUESTREO Y ANÁLISIS En cada si io seleccionado se oma on mues as de suelo (0-15 mm) en diez pun os dis ibuidos al aza en suelos adyacen es a cada á ea quemada du an e la p ime a semana después del uego, se seca on al ai e y se homogeneiza on. Pa e de las mues as de suelo se amizó (2 mm) y se ese ó pa a su análisis. En cada caso, los alo es medios ue on acep ados como ep esen a i os. Se midió el pH (1:2.5) y la conduc i idad eléc ica (1:5) en ex ac o acuoso. Se e aluó el con enido en CaCO3 median e el calcíme o de Be na d. El C o gánico del suelo se de e minó median e i ación con C 2O7K2. Pa a el análisis de la ex u a, las mues as de suelo se a a on con H2O2 (6%) y HCl diluido pa a elimina ma e ia o gánica y el CaCO3. La acción de a ena (0,05 a 2 mm) se de e minó median e amizado en húmedo; la a cilla (<0,002 mm) se de e minó po el mé odo de la pipe a. La densidad apa en e se midió po iplicado ecogiendo mues as de suelo median e cilind os (4.8 cm de diáme o) inse ados 15 mm en el suelo en es pun os seleccionados alea o iamen e en cada si io. La RA y EA se analiza on inmedia amen e después del uego y en los meses de agos o en e 2007 y 2011 en ag egados sepa ados po acciones de amaño (0.25-0.5, 0.5-1 y 1-2) a pa i de mues as de suelo quemado y sin quema (0-15 mm). La p opo ción de mues as hid o ílicas se de e minó median e el es de iempo de pene ación de la go a de agua, WDPT (Jo dán e al., 2010) an o en la ie a ina (< 2 mm) como en ag egados de di e en e acción de amaño, conside ando hid o ílicas aquellas mues as en que WDTP < 5 s. La EA se analizó siguiendo el mé odo desc i o en (Ma aix-Sole a e al., 2010), basado en el impac o de las go as sob e los ag egados del suelo. 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 CARACTERIZACIÓN DEL SUELO Las ca ac e ís icas del suelo (0-25 mm) se mues an en la Tabla 2. El pH del suelo a ió de neu o a básico (7.5-8.1). La salinidad del suelo es ex emadamen e baja, con alo es in e io es a 0.5 mS cm-1. El con enido medio de ca bono o gánico ue mode ado (5.88±1.53%). El con enido de ca bona o de calcio a ió en e 6.5 (JF) y 18.3% (CF), 12.4±4.2% como p omedio. La ex u a ue a cillosa (JF), anco-a cillosa (T1) y anca (CF, LB y T1). La p opo ción de g a as (> 2 mm) ue baja en T2 y JF (2.8 y 3.2%, espec i amen e), y mode adamen e al a en la CF, T1 y LB (15.9, 26.8 y 27.3%, espec i amen e). La densidad apa en e a ió en e 1.17 (CF) y 1.68 g cm-3 (T1), con un p omedio de 1.49±0.21 g cm-3. 4.2 EVOLUCIÓN A CORTO Y MEDIO PLAZO DE LA REPELENCIA AL AGUA Y LA ESTABILIDAD DE AGREGADOS La Figu a 2 mues a la e olución de la RA del suelo y la EA en los di e en es pun os de mues eo en e 2006 y 2011. El uego indujo RA en suelos p e iamen e hid o ílicos (CF, JF y LB) y la aumen ó en suelos con una p opo ción ela i a de mues as hid o óbicas p e ia al uego (T1 y T2), lo que concue da con o os es udios a co o plazo (A cenegui e al., 2008; G anged e al., 2011). Muchos au o es han desc i o una mayo RA en suelos con baja o mode ada epelencia p eexis en e, como ocu e en es e caso (A cenegui e al., 2008; G anged e al., 2011). Las di e en es espues as en RA inmedia amen e después de la quema han sido a ibuidas a los picos de empe a u a y su iempo de esidencia en el suelo du an e la combus ión FLAMMA | Vol. 4 | 2 | 71-75 74 Figu a 2. P opo ción de mues as hid o ílicas (MH%) y de ag egados es ables (AE%) de las dis in as acciones de amaño de ag egados (1-2, 0.5-1 y 0.25-0.5 mm) en e 2006 y 2011 en cada á ea de es udio. Códigos: CF (Co es de la F on e a), JF (Jimena de la F on e a), LB (Los Ba ios), T1 (Ta i a), T2 (Ta i a); U (quemado), B (no quemado). (Jo dán e al., 2011). Po an o, es posible que en los p ime os 15 mm de suelo se alcanza an empe a u as al ededo de 200 oC. En la ie a ina, la p opo ción de mues as hid o óbicas en e 2006 y 2011 c eció desde 63 a 71 (CF), 82 a 83 (JF), 65 a 79 (LB), 60 a 57 (T1). En gene al, es os pequeños cambios mues an una mayo p opo ción de mues as hid o ílicas, que oscilan en e el 1 (JF) y el 14% (T1). La p opo ción de mues as hid o ílicas disminuyó sólo en T1 (53 a 59). Las di e en es acciones de suelos no quemados, no mos a on a iaciones signi ica i as de RA o EA du an e el pe íodo de es udio. Inmedia amen e después del uego, la p opo ción de mues as hid o ílicas en las di e en es acciones de ag egados disminuyó en odos los casos, aunque el e ec o ue di e en e en cada acción. La clase de amaño más a ec ada ue la de ag egados de amaño 0.25-0.5 mm, donde la p opo ción de mues as hid o ílicas disminuyó en o no a un 60% en odos los casos excep o en JF, donde el descenso ue ap oximadamen e del 15%. En las acciones 1-2 mm y 0.5-1 mm, la p opo ción de mues as hid o ílicas se inc emen ó anualmen e has a llega a alo es simila es o muy ce canos a los de suelos no quemados. Sin emba go, en la acción 0.25-0.5 mm, los alo es se man u ie on es ables o aumen a on sólo muy lige amen e. En algunos casos, la EA se inc emen ó has a en un 30% inmedia amen e as el uego espec o a las mues as no quemadas, y ue disminuyendo FLAMMA | Vol. 4 | 2 | 71-75 75 p og esi amen e has a alo es semejan es a los de suelos no quemados (CF, LB y T2). En o os casos, las a iaciones ue on muy pequeñas, no obse ándose di e encias signi ica i as (JF y T1). 5 CONCLUSIONES El uego indujo un aumen o en la hid o obicidad del suelo en odas las acciones de amaño es udiadas. La hid o obicidad disminuyó p og esi amen e en las acciones de amaño de ag egados más g uesas has a alcanza los alo es iniciales 6 años después del uego. Sin emba go, en la acción más ina (0.25-0.5 mm), la p opo ción de mues as hid o óbicas se man u o cons an e. La es abilidad de ag egados mos ó compo amien os di e sos en unción de la clase de amaño y de cada caso, aunque en algunos casos sí se obse ó un inc emen o inicial y un descenso p og esi o has a es au a se los alo es iniciales 6 años después del incendio. AGRADECIMIENTOS Es e abajo es pa e de los esul ados del p oyec o HYDFIRE (CGL2010-21670-C02-01), inanciado po el Minis e io de Ciencia e Inno ación. Los au o es desean ag adece el apoyo de la Red Temá ica E ec os de los Incendios Fo es ales en los Suelos (FUEGORED). REFERENCIAS A cenegui V, Ma aix-Sole a J Gue e o C, Zo noza R, Ma aix-Beney o J, Ga cía-O enes F. 2008. Immedia e e ec s o wild i es on wa e epellency and agg ega e s abili y in Medi e anean calca eous soils. Ca ena 74: 219- 226. G anged AJP, Za la LM, Jo dán A, Bá cenas-Mo eno G. 2011. Pos - i e e olu ion o soil p ope ies and ege a ion co e in a Medi e anean hea hland a e expe imen al bu ning: a 3-yea s udy. Geode ma 164: 85-94. Jo dán A, Za ala LM, González FA, Bá cenas-Mo eno G, Ma aix-Sole a J. 2010. Repelencia al agua en suelos a ec ados po incendios: mé odos sencillos de de e minación e in e p e ación. 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