GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245

Evaluación de la Inflamabilidad de Árboles y Arbustos Utilizados en la Implementación de Barreras Verdes en el Sur del Brasil1 Antonio Carlos Batista2, Daniela Biondi2, Alexandre França Tetto2, Rafaela de Assunção3, Andressa Tres3, Raquel Costa Chiao Travenisk3, y Bruna Kovalsyki3 Resumen El propósito de la barrera verde es reducir la propagación y la intensidad del fuego, sobre todo haciendo que el fuego no se propague a las copas de los árboles, lo que facilita el control y extinción de incendios. Una dificultad importante en la aplicación de barreras verdes es la identificación de las especies adecuadas para la formación de estas estructuras. El objetivo de este estudio fue evaluar la inflamabilidad de algunas especies de árboles y arbustos utilizados en la silvicultura urbana y carreteras de Curitiba para su empleo en barreras verdes en la interfaz urbano-rural de ciudades del sur de Brasil. Para lograr esto, se realizaron pruebas del comportamiento del fuego y de inflamabilidad (ensayos en epirradiador) en el Laboratorio de Incendios Forestales de la Universidad Federal de Paraná de las siguientes especies: Magnolia grandiflora L., Michelia champaca L., Jasminum mesnyi Hance, Casearia sylvestris Sw. y Viburnum odoratissimum Ker Gawl. Los resultados de los ensayos mostraron que la especie J. mesnyi es extramamente inflamaveble (VI=5), M. grandiflora y C. sylvestris son altamente inflamables (VI = 4), mientras las especies M. champaca y V. odoratissimum son moderadamente inflamables (VI =3) e poco inflamables, respectivamente. Palabras clave: epirradiador, inflamabilidad, prevención de incendios.

Introducción La implantación de áreas cortafuegos para prevenir o reducir la propagación del fuego de una zona a otra es una técnica de silvicultura preventiva muy simple y efectiva, especialmente cuando se tienen grandes áreas reforestadas con especies altamente inflamables, tales como las coníferas, por ejemplo. Un cortafuego es un obstáculo o un cambio en el tipo de combustible altamente 1

Una versión abreviada de este trabajo se presentó en el Cuarto Simposio Internacional sobre Políticas, Planificación y Economía de Incendios Forestales, noviembre 5-11 de 2012; Ciudad de México, México. 2 M.Sc, DSc. Profesores del Curso de Ingeniería Forestal da Universidade Federal do Paraná; Email:. [email protected], [email protected], y [email protected] respectivamente. 3 Alumnas del Curso de Ingeniería Forestal da Universidade Federal do Paraná. [email protected], [email protected], [email protected], y [email protected] , respectivamente 278

Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales

inflamable para un combustible menos inflamable. Los cortafuegos pueden ser naturales (un río o un bosque de hoja caduca) o artificiales (FPInnovations 2009). Barreras verdes construidas por el hombre se encuentran estratégicamente ubicadas para proteger los valores en riesgo y son bloques en general, anchos o estrechos en los que la vegetación densa o inflamable es continuamente alterada para una cobertura con un menor volumen y / o baja inflamabilidad (Green 1977). La materia vegetal es siempre combustible, pero no siempre es inflamable. La inflamabilidad varía según la especie y el contenido de humedad (Vélez 2000). El objetivo de la barrera verde es disminuir la velocidad de la propagación y la intensidad del fuego, principalmente haciendo que el fuego no se propague por las copas de los arboles, facilitando de esa manera el control y combate a los incendios. Tian y otros (2007) consideran que la barrera verde tiene un papel muy importante en el manejo del combustible y en el sistema de manejo de paisajes. En el Brasil, las barreras verdes, también conocidas como “cortafuegos verdes”, son poco conocidas y poco utilizadas en la prevención de incendios forestales, a pesar de ser recomendadas hace muchos años por los manuales de prevención y combate a los incendios forestales (Soares e Batista 2007, Ribeiro y otros 2007, Batista e Soares 2008). Una de las mayores dificultades en la implantación de barreras verdes es la identificación de especies adecuadas para formación de esas estructuras. El objetivo de este estudio fue evaluar la inflamabilidad de algunas especies de árboles y arbustos utilizadas en la silvicultura urbana y carreteras de Curitiba para su empleo en barreras verdes en la interfaz urbano-rural de ciudades del sur de Brasil, a través del método ya establecido por Valette (1990) y consagrado por investigadores de otras regiones del mundo.

Métodos Todos los experimentos de laboratorio y en área abierta necesarios para el desarrollo de la investigación fueron realizados en el laboratorio de incendios forestales del Departamento de Ciencias Forestales de la Universidad Federal de Paraná. Las especies utilizadas en los experimentos fueron seleccionadas con base en las características de especies arbóreas y arbustivas descritas por Biondi (2002), Lorenzi (1992, 1998), Lorenzi e Souza (2001), Lorenzi y otros (2003) y en la metodología propuesta por Biondi y Batista (2010). Las especies seleccionadas fueron: - Jasminum mesnyi Hance, fam. Oleaceae – Es un arbusto perenne con textura semi-herbácea, escandente, originario de China, con muchas ramas largas 2-3 m de largo, con follaje denso y brillante, se cultiva a pleno sol, preferiblemente en lugares altos para permitir la formación de tallos pendientes (Lorenzi y Souza 2001);

279

GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245

- Michelia champaca L, fam. Magnoliaceae: árbol perenne de 7 a 10 m de altura, originario de la India y del Himalaya, tallo cilíndrico con la corteza ligeramente fisurada, con ramas dispuestas de manera que forma una copa característica piramidal en estado juvenil, hojas simples, alternas, con 10-18 cm de largo (Lorenzi y otros 2003); - Casearia silvestris SW, fam. Flacourtiaceae: árbol con 4-6 m de altura, hojas persistente, glabras o rugosas y brillantes en la parte superior con 6-12 cm de largo, es una planta pionera rústica, perenne, heliófila (Lorenzi 1992) y tiene un crecimiento lento (Carvalho 2006); - Viburnum odoratissimum Ker Gawl., fam. Magnoliaceae: árbol perenne, 5-7 m de altura, originario de la India, China y Japón, tallo con corteza rugosa, con lenticelas, tiene un crecimiento lento, muy rústico y tolerante a las condiciones adversas de suelo y clima (Lorenzi y Souza 2003); - Magnolia grandiflora L., fam. Magnoliaceae, árbol perennifolio, 12-15 m de altura, originario de los Estados Unidos, tallo irregular con corteza no uniforme, con vigorosas ramas formando copa piramidal en la juventud y abierta en la vejez, tiene hojas simples alternas, agrupadas al final de las ramas, coriáceas, persistentes de 6-12 cm de largo, tiene un crecimiento lento y es un árbol longevo (Lorenzi y Souza 2003). De acuerdo con Biondi y Batista (2010), para evaluar el potencial de las especies que pueden ser utilizadas en la formación de barreras verdes es necesario que sus características atiendan el máximo de requisitos relacionados con la baja inflamabilidad para dificultar la ignición y propagación del fuego. Así, por ejemplo, la especie debe ser más rústica, con copa oval o piramidal - formas más sencillas de unir las copas a través de un espaciamiento establecido; debe presentar ramificación monopódica – facilita el cruzamiento de las copas y presenta menos espacios vacios en la copa y el tallo; las hojas deben tener textura carnosa, herbácea o coriácea, con superficies lisas y brillantes – son hojas que presentan más cantidad de agua y sin vellosidad que favorecen la ignición; el tallo debe presentar corteza muerta y lisa sin desprendimiento – es un factor que ayuda a proteger el árbol y el desprendimiento de la corteza es más un material combustible para quemar; la especie debe poseer crecimiento moderado a rápido – se refiere al tiempo de formación de la barrera e la velocidad con que la especie se recupera de los daños del fuego. Para la realización de los experimentos fueron recolectadas hojas y ramas finas (< 0,7 cm de diámetro) de las copas de las especies previamente seleccionadas. A continuación ese material fue colocado en bolsas plásticas herméticamente cerradas, pesando e identificando detalladamente cada muestra recolectada. Ese material fue enviado para el laboratorio de incendios forestales, donde a través de procedimientos estandarizados se determinó el contenido de humedad. El contenido de humedad del 280

Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales

material colectado fue determinado a través de la fórmula (Soares y Batista 2007): U% = ((PU – PS) / PS) x 100, donde: U% = contenido de humedad del material combustible, en %; PU = peso (húmedo) del material en el momento de la colecta; PS = peso (seco) del material después del secado en la estufa a 75 °C por 48 horas. Los testes de inflamabilidad fueron realizados de acuerdo con la metodología propuesta por Petriccione et al (2006) y Petriccione (2006). Se utilizó un epirradiador de 500W de potencia nominal constante, con temperatura de 250 °C. Cada muestra de 1 gramo en estado natural fue expuesta al epirradiador por 60 segundos. Fueron realizados 50 ensayos para cada especie. El potencial de ignición fue determinado por el tiempo medio hasta que el material entre en combustión después de expuesto al epirradiador (el tiempo superior a 60 segundos el teste es considerado negativo). Fueron medidos también el tiempo de combustión, o sea, el tiempo que la llama permanece visible y la longitud de la llama. Los valores de inflamabilidad fueron obtenidos a partir del potencial de ignición (PI) y el tiempo medio de ignición (MDI), con base en la tabla 1 (Valette, 1990). Tabla 1—Valores de inflamabilidad (Valette, 1990) PI MDI – s >32,5 27,5 – 32,5 22,5 – 27,5 17,5 – 22,5 12,5 - 17,5 < 12,5

< 25

25-38

39-48

42-44

45-47

0 0 0 1 1 1

0 0 0 1 1 2

0 1 1 2 2 3

1 1 2 2 3 3

1 2 2 3 3 4

48-50 2 2 2 3 4 5

Leyenda: PI: frecuencia de ignición (número de igniciones positivas de un total de 50 tentativas); MDI: tiempo medio de ignición, en segundos; 0 = inflamabilidad nula; 1 = poco inflamable; 2 = moderadamente inflamable; 3 = inflamable; 4 = altamente inflamable; 5 = extremamente inflamable.

La comparación entre las medias del contenido de humedad, tiempo de ignición y duración de la combustión fueron realizadas a través de la ANOVA y teste de comparación de medias Student, Newman-Keuls (SNK).

Resultados En la tabla 2 se presentan los valores medios de las variables de inflamabilidad de las especies estudiadas. Hubo una variación muy grande entre las medias del contenido de humedad (U%) de las especies estudiadas. M. grandiflora presentó el menor valor, mientras M. champaca presentó el mayor valor medio del contenido de humedad del material analizado. El contenido de humedad de la vegetación viva varía de acuerdo con el estado de desarrollo en que se encuentra la misma. Las características de las 281

GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245

estructuras de hojas y ramas también tienen influencia sobre el contenido de humedad de las especies. El contenido de humedad de la vegetación es una de las más importantes propiedades que controlan la inflamabilidad de los combustibles vivos y muertos Tabla 2—Valores medios de las variables de inflamabilidad de las especies estudiadas. Especie Viburnum odoratissimum Michelia champaca Magnolia grandiflora Casearia silvestris Jasminum mesnyi

U% 163,1 bc* 183,7 c 116,8 a 164,5 bc 179,1 c

MDC 4,74 a 3,87 a 7,44 b 5,32 a 18,53 c

LL 10,64 b 8,16 a 25,22 d 13,46 c 13,92 c

MDI 18,2 13,1 12,5 15,7 10,9

VI 2 3 4 4 5

Leyenda: U% - humedad del material en %; MDC – tiempo medio de duración de la combustión, en segundos; MDI – tiempo medio de ignición, en segundos; LL – longitud de la llama, en cm; VI – valor de inflamabilidad. * Medias seguidas de la misma letra en la columna no difieren entre sí por el teste SNK al nivel de 95% de significancia.

Las medias del tiempo de duración de la combustión (MDC) no presentaran grande variación entre las especies probadas. Solamente la especie J. mesnyi se destacó de las demás presentando un MDC medio aproximadamente 3 veces mayor que las demás especies. La variable longitud de llama (LL) presentó diferencia significativa entre casi todas la especies estudiadas. Esa variable refleja la intensidad del fuego, o sea, cuanto mayor la extensión de la llama, mayor la cantidad de energía liberada. La especie M. grandiflora presentó la mayor media de LL y Michelia champaca la menor. La inflamabilidad (VI) de las especies evaluadas varió en función del tiempo medio de ignición (MDI) y de su frecuencia (PI), de acuerdo con la tabla 1. Las especies que presentaran los menores valores de VI también presentaran los menores de MDC y LL.

Discusión De acuerdo con los resultados de la tabla 2, se puede verificar que J. mesnyi es la especie que presenta el mayor nivel de inflamabilidad, o sea, es extremamente inflamable, mientras C. silvestris y M. grandiflora son altamente inflamables. Las especies Michelia champaca y Viburnum odoratissimum presentan los menores valores de inflamabilidad y de acuerdo con la metodología de Valette (1190) fueron clasificadas como inflamable y moderadamente inflamable, respectivamente. La inflamabilidad de una planta depende del tipo, de la calidad del tejido y del contenido de agua en las hojas y ramas. Se espera una mayor inflamabilidad de las especies que presentan bajos contenidos de humedad (Petriccione 2006). En la figura

282

Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales

1 se puede observar que no existe ninguna correlación entre la humedad de las especies y la inflamabilidad, contrariando esas expectativas. Resultados muy similares fueron encontrados por Petrucione (2006) cuando evaluó la inflamabilidad de diversas especies vegetales de Italia. Mientras varios investigadores enfatizan la influencia de la humedad en la inflamabilidad de la vegetación (Delabraze y Valette 1982, Soares y Batista 2007), los resultados de los analisis realizados no comprobaron eso. Hay necesidad de estudios más detallados sobre otros aspectos relevantes asociados a la inflamabilidad, como la presencia de compuestos organicos volatiles como aceites, resinas y gomas en los vegetales, que no fueron objeto de investigación de ese trabajo.

Regresion Humedad x inflamabilidad R² = 0,043 190

Humedad

170 150 130 110 2

2,5

3 3,5 4 Inflamabilidad

4,5

5

Figura 1—Correlación entre el contenido de humedad (%) de las hojas y ramas de las especies estudiadas y la inflamabilidad.

En contrario, fueron obtenidos importantes correlaciones entre los otros parametros de la combustión y el contenido de humedad, demostrando la importancia de la humedad de la vegetación en la ignición y propagación del fuego, como se puede observar en las figuras 2 y 3.

283

GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245

R² = 0,85

Longitud de llama cm

26 23 20 17 14 11 8 110

130

150 Humedad %

170

190

Figura 2—Influencia de la humedad de la vegetación sobre la longitud de la llama (LL).

Duración de la combustión - segundos

R² = 0,58 20 16 12 8 4 0 2

2,5

3 3,5 4 Inflamabilidad

4,5

5

Figura 3—Influencia de la humedad de la vegetación sobre la combustión (MDC)

Los resultados observados en esos experimentos preliminares permiten concluyr que la inflamabilidad de la vegetación es muy variable, dependiendo no solo del contenido de humedad, sino también de las caracteristicas quimicas y de la estructura de la planta. Esos análisis seran objeto de investigaciones futuras sobre el tema inflamabilidad. Otra importante conclusión que se obtuvo fue la viabilidad de utilizar el método propuesto por Valette (1990) para evaluación de la inflamabilidad de la vegetación.

Sumario Ese estudio describe un experimento desarrollado para investigar la inflamabilidad de especies arbustivas y arbóreas empleadas en el establecimiento de barreras verdes en la interfaz urbano-rural de la región sur del Brasil. Se utilizó un método de evaluación de la inflamabilidad que es ampliamente utilizado en varios países de Europa y en los Estado Unidos de América. Las especies evaluadas fueron: 284

Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales

Magnolia grandiflora L., Michelia champaca L., Jasminum mesnyi Hance, Casearia sylvestris Sw. y Viburnum odoratissimum Ker Gawl. La especie J. mesnyi presentó el mayor nivel de inflamabilidad, o sea, es extremamente inflamable, mientras C. silvestris y M. grandiflora son altamente inflamables. Las especies Michelia champaca y Viburnum odoratissimum presentaron los menores valores de inflamabilidad y de acuerdo con la metodología de Valette (1190) fueron clasificadas como inflamable y moderadamente inflamable, respectivamente.

Referencias Batista, A.C.; Soares, R.V. 2008. Silvicultura preventiva - uma alternativa para o controle de incêndios em reflorestamentos. In: I Encontro Brasileiro de Silvicultura, 2008, Curitiba PR. Anais do Encontro Brasileiro de Silvicultura. Piracicaba: v. 1. p. 199-208. Biondi, D. 2002. Seleção de espécies para o paisagismo rodoviário. Curitiba: FUPEF. Série Técnica. 11p. Biondi, D.; Batista, A. C. 2010.. Ornamental plant species of Brazil and their potential use as fire breaks. In: VI International Conference on Forest Fire Research, 2010, Coimbra. Abstractcs - VI International Conference on Forest Fire Research - CD-ROM. Coimbra Portugal: ADAI/CEIF - Ed. Domingos X. Viegas, 2010. v. 1. p. 1-8. Carvalho, P.E.R. 2006. Espécies arbóreas brasileiras. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica; Colombo, PR: Embrapa Florestas; 627p. Delabraze, P.; Valette, J.C. 1982. The Use of Fire in Silviculture. Symposium on Dynamics and Management of Mediterranean-type Ecosystems June 22-26, 1981, San Diego, California. Gen. Tech. Rep. PSW-58. Berkeley, CA: Pacific Southwest Forest and Range Experiment Station, Forest Service, U.S. Department of Agriculture. FPInnovations, WIldland Fire Operations Research Group. Alberta, Canada. 2009. Fuelbreak effectiveness: state of the knowledge. In: http://fire.feric.ca/36532008/FuelBreakLiteratureSummary.pdf (acceso en 20/07/2009). Green, L.R. 1977. Fuelbreaks and other fuel modification for wildland fire control. USDA Agriculture Handbook, 499. Lorenzi, H. 1992. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. Nova Odessa: Plantarum; 315p. Lorenzi, H. 1998. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. Nova Odessa: Plantarum; v. 2. 376 p. Lorenzi, H.; Souza, H.M. 2001. Plantas ornamentais no Brasil: arbustivas, herbáceas e trepadeiras. 3. ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum; 1088 p. Lorenzi, H.; Souza, H.M.; Torres, M.A.; Bacher, L.B. 2003. Árvores exóticas no Brasil: madeireiras, ornamentais e aromáticas. Nova Odessa: Instituto Plantarum; 368 p. Petriccione, M. 2006. Infiammabilità della lettiera di iverse specie vegetali di ambiente Mediterraneo. Università Degli Studi Di Napoli Federico II, Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale, 48 p. (Tesi Di Dottorato In Biologia Applicata)

285

GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245

Petriccione, M.; Moro, C.; Rutigliano, F.A. 2006. Preliminary studies on litter flammability in Mediterranean region. In: International Conference on Forest Fire Research, 5., , Figueira da Foz, Portugal. Proceedings of… [S.I.: s.n.] 6p. Ribeiro, G.A.; Lima, G.S.; Oliveira, A.L.S.; Camargos, V.L. 2007 (in press).Uso de vegetação como aceiro verde na redução da propagação de fogo sob linhas de transmissão. Revista CERES, UFV. Tian, X.R.; Shu, l.F.; Wang, M.Y. 2007. Study on Eight Tree Species’ Combustibility and Fuelbreak Effectiveness…..In: IV International Wildland Fire Conference, 2007, Sevilha - Espanha. Actas de La IV Conferencia Internacional sobre Incendios Forestales. Madrid - España: Organismo Autónomo de Parques Nacionales, Ministerio de Medio Ambiente, v. 1. p. 1-11. Valette J.C. 1990. Inflammabilités des espèces forestières méditerranéennes. Rev. Forest. Fr. 42, 76-92. Vélez, R. 2000. La defensa contra Incendios Forestales. Fundamentos y experiencias. Madrid: McGraw Hill,

286