CONTROL DE LA EROSIÓN POST-INCENDIO EN GALICIA: EVALUACIÓN DE TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN DEL SUELO

M. Díaz-Raviñaa, A. Martína, A. Barreiroa, A. Lombaoa, J.A. Vegab, M.T. Fontúrbelb, C. Fernándezb, T. Carballasa aInstituto bCentro

de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia (IIAG-CSIC), Santiago de Compostela de Investigación Forestal-Lourizán, Consellería de Medio Rural e do Mar, Pontevedra

Proyectos del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2008-02823 y AGL2012-39686-CO2-01) y Xunta de Galicia (08MRU002400PR)

Galicia: 6% de la superficie forestal de España Incendios forestales: 55% de los incendios registrados en España 42 años: 250.000 incendios forestales 1,711.000 ha de superficie quemada 700.000 ha de superficie arbolada Media: 35.000 ha/año

Los incendios forestales constituyen una seria amenaza para los ecosistemas forestales de la zona templado húmeda del Noroeste de la Península Ibérica (Galicia y el Norte de Portugal) provocando la degradación física, química y biológica del suelo y elevadas pérdidas de suelo y nutrientes en zonas muy susceptibles de sufrir erosión post-incendio debido a la eliminación de la cubierta vegetal, a la topografía (pendiente elevada) y a las abundantes precipitaciones. En determinados casos, es necesario adoptar técnicas de emergencia de estabilización del suelo (e.g. siembra, acolchado de paja, barreras de erosión) con la finalidad de aminorar el impacto del incendio y reducir las pérdidas de suelo por erosión; sin embargo, los estudios sobre esta temática todavía son poco frecuentes.

GALICIA, otoño 2006

Erosión estimada en 3 pequeñas cuencas de Pontevedra 34.000 toneladas de sedimentos (el 10% llegó al mar) Pérdidas económicas debido a la oleada de incendios > prestigue

INVESTIGACIÓN RECIENTE (ecosistemas frágiles) (período 2009-actualidad)

¿Qué técnica de estabilización de suelos debe usarse? OBJETIVOS

-Determinar

el impacto del incendio o del fuego experimental sobre el sistema suelo-planta y ver la velocidad de recuperación natural del ecosistema (sin tratamiento) -Examinar los efectos de dos técnicas de estabilización del suelo (el acolchado de paja y la siembra) sobre el sistema suelo quemado-planta -Evaluar la eficacia de estas técnicas de estabilización de suelo para reducir la erosión post-incendio Area de estudio: ecosistema susceptible de erosión post-incendio afectado por fuego experimental de baja severidad (A Estrada) ecosistema susceptible de erosión post-incendio afectado por incendio no controlado de alta severidad (Laza) Proyectos AGL2008-0823 y 08MRU002400PR financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación y Xunta de Galicia, respectivamente AGL2008-0823: IIAG-CSIC, Universidad de Santiago de Compostela; 08MRU002400PR: Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán

Area de estudio: Ecosistema susceptible de sufrir erosión y afectado por un fuego experimental en septiembre de 2009 (IIAG-CSIC, Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán) Monte Cabalar, Pontevedra, 660 m altitud, pendiente 38-50%, granito, matorral

INCENDIO DE BAJA SEVERIDAD: FUEGO EXPERIMENTAL Tres meses antes del fuego, se cortó la vegetación y se dejó en la superficie del suelo para favorecer la combustión

INCENDIO DE BAJA SEVERIDAD: FUEGO EXPERIMENTAL Area de estudio: Ecosistema susceptible de sufrir erosión y afectado por un fuego experimental en septiembre de 2009 (IIAG-CSIC, Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán) Monte Cabalar, Pontevedra, 660 m altitud, pendiente 38-50%, granito, matorral Quema a contraviento →Desplazamiento lento del fuego 4 parcelas por tratamiento (10 x 30 m)

Suelo no quemado Suelo quemado Suelo quemado + mulching (230 g m-2) Suelo quemado + siembra (45 g m-2)

INCENDIO DE BAJA SEVERIDAD Fuego experimental en Monte Cabalar, (Pontevedra) (IIAG-CSIC, Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán)

Caracterización del suelo Caracterización de la vegetación Medidas de erosión (geotextiles) Suelo no quemado Suelo quemado Suelo quemado + mulching Suelo quemado + siembra

INCENDIO DE ALTA SEVERIDAD

Incendio de Laza (Ourense, Parque Natural Serra do Invernadoiro, 1700 ha)

Entisol desarrollado sobre filitas (1600 m altitud, pendiente 30%)

INCENDIO DE ALTA SEVERIDAD

Matorral (Erica, Vaccinium myrtillus, Pterospartum tridentatum, Cistus) reforestado con Pinus Sylvestris IIAG-CSIC, Universidad de Santiago de Compostela

Efectos del incendio: Comparación del suelo no quemado (NQ) y quemado (Q) Efecto de la adición de paja y de la siembra: Comparación del suelo quemado (Q) con el suelo quemado adicionado con mulching de paja (Q+M) y con el suelo quemado con siembra de trigo (Q+S)

Tratamientos por triplicado (parcelas de 4 x 20 m) Suelo no quemado (NQ) Suelo no quemado

Suelo quemado (Q) Suelo quemado con paja (Q+M) (250 g m-2) Suelo quemado con siembra (Q+S) (centeno 10 g m-2)

Suelo quemado Cortafuegos

INCENDIO DE ALTA SEVERIDAD

Evaluar el impacto del fuego y de los tratamientos de estabilización (siembra, acolchado de paja) sobre el sistema suelo planta Examinar la eficacia de los diferentes tratamientos en el control de la erosión post-incendio Analisis de suelo, planta y sedimentos a diferentes intervalos de tiempo después de la aplicación de los tratamientos (1, 90, 180, 270, 365, 730 días) • Caracterización física, química y biológica del suelo (textura estabilidad de los agregados, repelencia al agua, humedad, capacidad de retención de agua, conductividad eléctrica, pH, C total, 13C, Cextraíble, C soluble en agua, carbohidratos hidrosolubles, N total, 15N, macro- y micronutrientes, C de la biomasa, respiración, actividades enzimáticas de los ciclos del C, N y P, análisis de biomarcadores moleculares para análisis de la biomasa total y específica de determinados grupos microbianos y determinación de la estructura o diversidad de la comunidad microbiana, PLFA pattern) calidad del suelo • Caracterización de la vegetación (cobertura vegetal, composición de especies) •Caracterización de los sedimentos (producción, pH, C total, N total, macro- y micro-nutrientes) (después de los eventos de lluvia)

INCENDIO DE ALTA SEVERIDAD

B, suelo quemado

B+M, suelo quemado adicionado con paja

Propiedades físicas y químicas pH 6

EC (µS cm-1) BAJA SEVERIDAD

ALTA SEVERIDAD

5

a

b b b

4

b b b a

U

B

B+S

B+M

b b b a

a

b b b

250

BAJA SEVERIDAD

ALTA SEVERIDAD

b 200

U

B

B+S

B+M

b b 150

a 3

b b b 100

2

a a a a

a a aa

50

a

1 0

0 E1

E365

W1

W365

E1

E365

W1

W365

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valores medios de 3-4 réplicas de campo Tratamientos: U, suelo no quemado; B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 and 365 días después del fuego y aplicación de los tratamientos de estabilización

El fuego induce cambios significativos en el pH y la conductividad eléctrica (incrementos) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y del tiempo transcurrido No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Propiedades físicas y químicas Retención de agua (g kg-1) 1200 1000

C total (g kg-1)

BAJA SEVERIDAD a a

800

a

ALTA SEVERIDAD U B B+S B+M

b a

a

b

aa a

300

BAJA SEVERIDAD

U 250

b

a

a a

100

200

50

E1

E365

W1

W365

B

a

a a a

a

a a a

a a a

B+M

a a a

150

400

0

b

B+S 200

a a a 600

ALTA SEVERIDAD

0 E1

E365

W1

W365

Experimental fire (E); Wildfire (W). Mean values of 3-4 replicates Treatments: U, unburnt soil; B, burnt soil; B+S, burnt soil plus seeding; B+M, burnt soil plus straw addition Sampling time: 1 and 365 days after the fire and post-fire stabilisation treatments

El fuego induce cambios significativos en la capacidad de retención de agua y el C total (descensos) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y persistía después de 1 año No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Propiedades químicas N total (g kg-1) 20

N inorgánico N (mg kg-1)

BAJA SEVERIDAD a

15

a a a a

ALTA SEVERIDAD

a a a

U B B+S B+M

b b a a a

10

a

a

a

200

BAJA SEVERIDAD

ALTA SEVERIDAD

b 150

U B

b b

B+S B+M

100

b b b 50

5

b

a a a a

a

bb

a

a 0

0 E1

E365

W1

W365

E1

E365

W1

W365

Gómez-Rey and González-Prieto (2014), Sci. Tot. Environ. 493, 251-261

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valores medios de 3-4 réplicas de campo Tratamientos: U, suelo no quemado; B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 and 365 días después del fuego y aplicación de los tratamientos de estabilización

El fuego induce cambios significativos en el N total (descenso) y el N inorgánico (incremento) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y del tiempo transcurrido No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Propiedades químicas K disponible (mg kg-1) 700

P disponible (mg kg -1)

BAJA SEVERIDAD b

600

b

ALTA SEVERIDAD

BAJA SEVERIDAD

ALTA SEVERIDAD

b U B

500

U B B+S B+M

b b b

30

B+S

400

B+M

300 200

40

a a aa

a

a

a a a

20

b b b

a

b a

b

a a

a

10

a

a

a

b b b a

100 0

0 E1

E365

W1

W365

E1

E365

W1

W365

Gómez-Rey and González-Prieto (2014), Sci. Tot. Environ. 493, 251-261

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valores medios de 3-4 réplicas de campo Tratamientos: U, suelo no quemado; B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 and 365 días después del fuego y aplicación de los tratamientos de estabilización

El fuego induce cambios significativos en el contenido de K y P disponibles (incrementos) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y del tiempo transcurrido No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Propiedades bioquímicas C microbiano (µg g-1) 4000

BAJA SEVERIDAD

ALTA SEVERIDAD b

b

U B B+S

3000

B+M 2000

a

b ab

ab

a

a

a a

a a a

a

a 1000

a

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W) Valores medios de 3-4 réplicas de campo Tratamientos: U, suelo no quemado B, suelo quemado B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 and 365 días después del fuego y aplicación de los tratamientos de estabilización

0 E1

E365

W1

W365

El fuego induce cambios significativos en el C de la biomasa microbiana (descenso) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y persistía después de 1 año No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Propiedades bioquímicas Glucosidasa (µg p-nitrophenol g-1 h-1) 150

BAJA SEVERIDAD

Ureasa (µg NH4+ g-1 h-1)

ALTA SEVERIDAD

BAJA SEVERIDAD

B

a

a

B+S

a b

50

U B B+S B+M

b

150

B+M

a 75

ALTA SEVERIDAD b

U

125

100

200

a

b a a a

b b

100 b b

a a a

a

50

a a a a

a

a a a

25

0

a

a

a a

0 E1

E365

W1

W365

E1

E365

W1

W365

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valores medios de 3-4 réplicas de campo Tratamientos: U, suelo no quemado; B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 and 365 días después del fuego y aplicación de los tratamientos de estabilización

El fuego induce cambios significativos en las actividades glucosidasa y ureasa (descenso) El efecto del fuego variaba dependiendo de la severidad del fuego y del tiempo transcurrido No se observaron efectos de los tratamientos de estabilización (siembra, mulching)

Análisis de componentes principales (propiedades físico-químicas, químicas y biológicas) Distribución de muestras Experimental fire (E)

2,5

SUELO

No quemado Quemado baja severidad

1

UEi

0,5 UWi

0

B+SEf B+MEf B+MEi BEi BEf B+SEi B+SWi

No quemado

-1

BWf

-1,5

Total N Available P

0,5

UWf

-0,5

Water retention

Total C

UEf

1,5

Factor 2 (27%)

1,0

Wildfire (W)

Factor 2 (27%)

2

Distribución de variables

BWi

B+MWi

Available K

Urease

Conductivity

Microbial C

0,0

Inorganic N Glucosidase

-0,5

pH

B+MWf B+SWf

-2

Quemado severidad alta

-2,5 -3,0

-2,0

-1,0 0,0 Factor 1 (42%)

1,0

FUEGO

-1,0 2,0

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

Factor 1 (42%)

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valores medios de 3-4 réplicas Tratamientos: U, suelo no quemado; B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreo: 1 (i) y 365 (f) días después del fuego y aplicación de los tratamientos El fuego era el factor que ejercía una mayor influencia sobre la calidad del suelo (42 % de la variación de los datos, Factor 1), seguido, en orden de importancia, por el tipo de suelo (27% de la varianza, Factor 2) Cambios inducidos en la calidad del suelo por el incendio no controlado > cambios inducidos por el fuego experimental No se observó un impacto de los tratamientos de estabilización del suelo (mulching, siembra) sobre la calidad del suelo Las propiedades del suelo mostraron una diferente susceptibilidad para detectar los impactos del fuego

Producción acumulada de sedimentos Sedimentos (kg ha-1) Suelo E, BAJA SEVERIDAD 5000

Sedimentos (kg ha-1) Suelo W, ALTA SEVERIDAD T12 T5

4000

b

1500

1250

T12

b

T5 T2

T2

ab

T1

1000

T1

ab

3000 750 2000 500

a

1000

a 250

0

0 B

B+S

B+M

B

B+S

B+M

Fuego experimental (E); incendio no controlado (W). Valor medio de 3-4 réplicas Tratamientos: B, suelo quemado; B+S, suelo quemado con siembra de herbáceas; B+M, suelo quemado con mulching de paja Muestreos (T): 1 (T1), 2 (T2), 5 (T5) y 12 (T12) meses después del fuego y aplicación de los tratamientos 60-80% de la producción de sedimentos tenía lugar en los 2-5 meses después de la aplicación de los tratamientos

Siembra de herbáceas: 30-40% reducción de la erosión Mulching de paja: 70-90% reducción de la erosión

CONCLUSIONES: IMPACTO DEL INCENDIO/FUEGO EXPERIMENTAL

El incendio no controlado provocó importantes cambios en la mayoría de las propiedades analizadas y, excepto para la conductividad eléctrica, estos cambios persistían 1 año después del incendio moderada a alta severidad El fuego experimental provocó ligeros cambios en las propiedades físico-químicas (positivos en el pH) y químicas pero moderados cambios en las propiedades biológicas (negativos en los enzimas) que persistían después de 1 año baja severidad La biomasa y la actividad microbiana eran más bajas en el suelo quemado que en los suelos no quemados el fuego tenía efectos negativos en la población microbiana En ambos suelos el fuego provocó cambios más marcados en las propiedades bioquímicas (C microbiano y actividades enzimáticas) que en las propiedades físicoquímicas y químicas. La fracción más lábil y activa de la materia orgánica (microbiota edáfica) es un buen bioindicador del impacto de l fuego El fuego es un importante agente perturbador de la calidad de los suelos forestales

CONCLUSIONES: APLICACIÓN DE TRATAMIENTOS DE ESTABILIZACIÓN Los tratamientos de estabilización (siembra, mulching) redujeron la erosión post-incendio y no mostraron ningún efecto negativo sobre la calidad del suelo La eficacia media de los tratamientos en la reducción de la erosión era de un 35% en el suelo con siembra de herbáceas y un 80% en el suelo con “mulching” de paja La eficacia de los tratamientos era similar independientemente de la severidad del fuego El “mulching” de paja era más efectivo en el control de la erosión post-incendio en las dos áreas experimentales Se recomienda el “mulching” de paja por su mayor eficacia, menor alteración de las condiciones post-incendio y menor dependencia de las mismas (semejanza con las condiciones naturales, ej. “mulching” de acículas de pino)

Estos tratamientos tienen limitaciones técnicas de aplicación en el campo y son muy costosos Los tratamientos de emergencia deberían aplicarse únicamente cuando son requeridos (priorización de zonas y protocolo de actuación) Optimización de la dosis en función de la relación coste/beneficio (la dosis más baja efectiva)

INVESTIGACIÓN RECIENTE OPTIMIZACIÓN DE TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN DEL SUELO

Efectos a medio- y largo plazo de las técnicas de estabilización sobre el sistema sueloplanta (“mulching”, siembra de herbáceas) Efecto a corto plazo del “mulching” de paja: comparación de diferentes dosis y formas de aplicación en el sistema suelo-planta

Area de estudio: Ecosistema susceptible de sufrir erosión y afectado por un incendio de media-alta severidad en septiembre de 2012 (superficie afectada 100 ha de monte raso Ourense, Saviñao Roca madre: cuarcitas y esquistos; pendiente: 30-50% Proyectos del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2008-02823) y Fundación MAPFRE IIAG-CSIC, Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán

Evaluación de tratamientos de emergencia contra la erosión post-incendio

Tratamientos por cuadriplicado (parcelas de 10 x 40 m) Suelo quemado (Q) Suelo quemado con paja (Q-FA) Suelo quemado con paja (Q-FE)

Area de estudio: Ecosistema susceptible de sufrir erosión y afectado por un incendio de media-alta severidad en septiembre de 2012 (superficie afectada 100 ha de monte raso Ourense, Saviñao Roca madre: cuarcitas y esquistos; pendiente: 30-50%

Tratamientos por cuadriplicado (parcelas de 10 x 40 m) Suelo quemado (Q) Suelo quemado con paja (Q-FA 20 m) Suelo quemado con paja (Q-FE 10 m)

Tratamientos por cuadriplicado (parcelas de 10 x 40 m) Suelo quemado (Q) Suelo quemado con paja (Q-FA 20 m) Suelo quemado con paja (Q-FE 10 m)

Area de estudio: Ecosistema susceptible de sufrir erosión y afectado por un incendio de media-alta severidad en septiembre de 2012 (superficie afectada 100 ha de monte raso Ourense, Saviñao Roca madre: cuarcitas y esquistos; pendiente: 30-50%

CONCLUSIONES FUEGORED 2010 La comunidad científica, gestores, usuarios y propietarios deben actuar conjuntamente para promover intercambios de conocimientos y experiencias Es fundamental elaborar un protocolo de actuación que permita identificar las zonas críticas y sensibles para tomar las medidas oportunas para la protección del suelo y restauración de ecosistemas afectados por incendios forestales que minimicen el daño causado por el fuego Las medidas de actuación de emergencia de protección de suelo contra la erosión post-incendio iniciadas en algunas comunidades autónomas (Galicia, Andalucía) son ya el resultado de la colaboración entre científicos y gestores. En su conjunto han sido actuaciones valoradas positivamente por lo que se recomienda seguir en esta línea de trabajo Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia Centro de Investigaciones Forestales Lourizán Universidad de Vigo Universidad de Santiago Xunta de Galicia FUEGORED ISBN: 978-84-8408-583-6, 329 pp

www.iiag.csic.es/fuegored/libro.pdf www.andavira.com/ebooks/fuegored/

2013 Centro de Investigaciones Forestales de Lourizán (Consellería de Medio Rural, Xunta de Galicia) Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IIAG-CSIC) Universidad de Santiago de Compostela Universidad de Vigo FUEGORED ISBN: 987-84-8408-716-8, 139 pp www.andavira.com/ebooks/acciones-urgentes/

GRACIAS POR LA ATENCIÓN

ACCIONES AIS 2015 www.secs.com.es www.suelos2015.es

Revistas Spanish Journal of Soil Science, SOIL sjss.universia.net/ www.soil-journal.net/

2015 AÑO INTERNACIONAL DE LOS SUELOS

Museo de Historia Natural de la USC Sala permanente del suelo Exposición “Solos e biodiversidade forestal” Exposición “SoloArte:pintando con solo” Cómic “Vivir no solo” revistas.usc.es/museohn/visita_virtual