Los científicos y los administradores de recursos han presumido durante mucho tiempo que los incendios forestales de baja gravedad y las quemas prescritas son inofensivas para los suelos. pero este puede no ser el caso, muestra una nueva investigación.

Según dos nuevos estudios realizados por un equipo de la Universidad de California, Merced (UCM) y el Desert Research Institute (DRI), Las quemaduras de baja gravedad, en las que el fuego se mueve rápidamente y la temperatura del suelo no excede los 250 ° C (482 ° F), causan daños a la estructura del suelo y la materia orgánica en formas que no son evidentes inmediatamente después de un incendio.

"Cuando se produce un incendio de gran gravedad, quemas la materia orgánica del suelo y el impacto es inmediato, "dijo Teamrat Ghezzehei, Doctor., investigador principal de los dos estudios y profesor asociado de Física Ambiental del Suelo en la UCM. "En un incendio de baja gravedad, la materia orgánica no se quema, y no hay destrucción visible de inmediato. Pero la quema debilita la estructura del suelo, y a menos que regrese más tarde y mire cuidadosamente el suelo, no notarías el daño ".

El investigador de DRI Markus Berli, Doctor., Profesor de Investigación Asociado de Ciencias Ambientales, se interesó en estudiar este fenómeno mientras visitaba un área quemada cerca de Ely, Nev. En 2009, donde hizo la observación inesperada de que un prescrito, Los incendios de baja gravedad habían provocado daños en la estructura del suelo en el área quemada. Él y varios colegas de DRI realizaron un estudio de seguimiento sobre otra quemadura controlada en el área, y descubrió que la estructura del suelo parecía estar bien inmediatamente después de un incendio, pero se deterioró durante las semanas y meses siguientes. Berli luego se asoció con Ghezzehei y un equipo de UCM que incluía al estudiante graduado Mathew Jian, y el profesor asociado Asmeret Asefaw Berhe, Doctor., para investigar más a fondo.

El suelo se compone de partículas minerales grandes y pequeñas (grava, arena, limo, y arcilla) que están unidos por materia orgánica, agua y otros materiales para formar agregados. Cuando los agregados del suelo están expuestos a incendios severos, la materia orgánica se quema, alterando la estructura física del suelo y aumentando el riesgo de erosión en áreas quemadas. En áreas de quemaduras de baja severidad donde la materia orgánica no experimenta pérdidas significativas, el equipo se preguntó si la estructura del suelo estaba siendo degradada por otro proceso, como por la ebullición del agua contenida en los agregados del suelo?

En un estudio publicado en Cartas de investigación geofísica de AGU en mayo de 2018, el equipo de UCM-DRI investigó esta cuestión, utilizando muestras de suelo de un área de bosque sin quemar en el condado de Mariposa, California y de matorrales no quemados en el condado de Clark, Nev. Para analizar los impactos de los incendios de baja severidad en la estructura del suelo. Calentaron los agregados del suelo a temperaturas que simulaban las condiciones de un incendio de baja gravedad (175 ° C / 347 ° F) durante un período de 15 minutos. luego buscó cambios en la presión de poro interna del suelo y la resistencia a la tracción (la fuerza requerida para separar el agregado).

Durante el experimento, observaron que la presión de los poros dentro de los agregados del suelo se elevó a un pico a medida que el agua hervía y se vaporizaba, luego cayó cuando las uniones en los agregados del suelo se rompieron y el vapor escapó. Las mediciones de resistencia a la tracción mostraron que los agregados de suelo más húmedos se habían debilitado más que las muestras de suelo más seco durante este proceso.

"Our results show that the heat produced by low-severity fires is actually enough to do damage to soil structure, and that the damage is worse if the soils are wet, " Berli explained. "This is important information for resource managers because it implies that prescribed burns and other fires that occur during wetter times of year may be more harmful to soils than fires that occur during dry times."Next, the research team wondered what the impact of this structural degradation was on the organic matter that the soil structure normally protects. Soil organic matter consists primarily of microbes and decomposing plant tissue, and contributes to the overall stability and water-holding capacity of soils.

In a second study that was published in Frontiers in Environmental Science in late July, the UCM-DRI research team conducted simulated burn experiments to weaken the structure of the soil aggregates, and tested the soils for changes in quality and quantity of several types of organic matter over a 70-day period.

They found that heating of soils led to the release of organic carbon into the atmosphere as CO2 during the weeks and months after the fire, and again found that the highest levels of degradation occurred in soils that were moist. This loss of organic carbon is important for several reasons, Ghezzehei explained.

"The loss of organic matter from soil to the atmosphere directly contributes to climate change, because that carbon is released as CO2, " Ghezzehei said. "Organic matter that is lost due to fires is also the most important reserve of nutrients for soil micro-organisms, and it is the glue that holds soil aggregates together. Once you lose the structure, there are a lot of other things that happen. Por ejemplo, infiltration becomes slower, you get more runoff, you have erosion."

Although the research team's findings showed several detrimental effects of fire on soils, low-severity wildfires and prescribed burns are known to benefit ecosystems in other ways—recycling nutrients back into the soil and getting rid of overgrown vegetation, por ejemplo. It is not yet clear whether the negative impacts on soil associated with these low-severity fires outweigh the positives, Berli says, but the team hopes that their research results will help to inform land managers as they manage wildfires and plan prescribed burns.

"There is very little fuel in arid and semi-arid areas, and thus fires tend to be short lived and relatively low in peak temperature, " Ghezzehei said. "In contrast to the hot fires and that burn for days and weeks that we see in the news, these seem to be benign and we usually treat them as such. Our work shows that low-severity fires are not as harmless as they may appear."