El fuego sobre el suelo

La agregación de partículas es clave para entender el funcionamiento del suelo. El fuego afecta a la agregación al degradar la parte biológica, si bien los fuegos de baja intensidad no dejan señales evidentes de su paso. Los científicos han desarrollado métodos ingeniosos para evaluar la calidad de los agregados.

El suelo es la piel que rodea la parte sólida de la Tierra. También es donde se ponen en contacto el aire, el agua, la materia orgánica y los minerales. Y donde el mundo vivo y el inerte conviven y gestionan los ciclos biogeoquímicos. Los nutrientes, las aguas e, incluso, la composición química de la atmósfera dependen del funcionamiento del suelo.

«Una buena estructura del suelo da lugar a muchos poros donde el aire y el agua circulan, y favorece un mejor intercambio de elementos con las plantas»

El suelo está formado por partículas orgánicas e inorgánicas. Una buena estructura del suelo favorece muchos poros por donde el aire y el agua circulan, y favorece un mejor intercambio de elementos con las raíces de las plantas. Si tienes un suelo con buenos agregados tienes un suelo fértil y con escasas o nulas pérdidas de materiales. Si la estructura es pobre se produce un aumento de la escorrentía y de la pérdida de suelo.

Los agregados del suelo nos hablan de la salud del ecosistema edáfico. Por ello, los científicos los han utilizado como indicadores del impacto de algunas perturbaciones, y en el caso del fuego sabemos mucho del efecto de los incendios forestales gracias a los agregados. El Grupo de Edafología Ambiental de la Universidad Miguel Hernández de Elche lleva estudiando los agregados y cómo los incendios los modifican desde hace dos décadas. Resumimos aquí los hallazgos más relevantes y los retos de futuro.

Efecto del fuego sobre los agregados del suelo

Entendemos por agregado la agrupación de las partículas individuales minerales (arena, limo y arcilla) y orgánicas que forman el suelo. Cuando las partículas individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas más grandes, las cuales se denominan agregados. Para que se desarrolle la estructura del suelo y, por tanto, se formen agregados, es imprescindible la presencia de agentes que actúan como cemento entre las partículas. La agregación está dominada por dos fenómenos importantes como son la floculación y la cimentación. La floculación se debe a fenómenos electrocinéticos, es decir, se produce cuando partículas con carga negativa son unidas por una partícula con carga contraria. La cimentación, por su parte, consiste en el enlace mutuo de las partículas floculadas por la acción de diferentes materiales o sustancias. Estos agentes pueden ser tanto físicos como químicos como biológicos. Por ejemplo, el catión calcio (Ca2+) induce la floculación de la arcilla. En particular, los cationes divalentes asociados a las arcillas como el calcio, el hierro y el aluminio favorecen la formación de agregados, mientras que el sodio favorece la dispersión. La cantidad y la calidad de la materia orgánica del suelo representa un papel fundamental en la formación de agregados ya que forma quelantes con los metales que ayudan a la formación de agregados, como por ejemplo el ion hierro (Fe3+) en los podzoles o el calcio en suelos calcáreos.

Imagen captada durante una quema experimental en Portugal. / V. Arcenegui, 2009.

Sin embargo, además de los agentes cimentantes abióticos, están los biológicos. Las raíces de las plantas mantienen juntas las partículas del suelo y ayudan a agregarlas mediante la secreción de compuestos orgánicos que actúan ligando sustancias inorgánicas. Además, proporcionan compuestos que son utilizados por los microorganismos que también participan en la formación de los agregados, principalmente las hifas de los hongos. No olvidemos que la mayoría de los animales que viven en el suelo (microfauna, mesofauna y macrofauna) también participan en la formación de los agregados. Por ejemplo, los gasterópodos segregan sustancias mucilaginosas que actúan argamasando las partículas del suelo, mientras que especies de anélidos, como la lombriz (Lumbricus terrestris), pueden formar agregados sólidos estables a través de una variedad de mecanismos de estabilización de las excreciones que producen al ingerir partículas del suelo y materia orgánica.

La estabilidad de los agregados es la resistencia que tienen para mantener su estructura al ser sometidos a fuerzas externas como por ejemplo el impacto de las gotas de lluvia. La formación de agregados representa un papel importante en los procesos físicos y biogeoquímicos, ya que afecta al movimiento y al almacenamiento del agua, a la aireación, a la actividad biológica, al crecimiento de la vegetación y a la erosión, entre otros. Por ejemplo, mantener la estructura es importante para tener un buen sistema de poros que permitan una buena infiltración, evitar procesos erosivos, permitir una buena nutrición vegetal y un buen intercambio de gases entre el suelo y la atmósfera.

Consecuencias de las lluvias después de un incendio en el Monte Carmelo (Israel). / Cortesía de N. Tessler, 2000

Son muchos los métodos de estudio de la agregación, y también son ingeniosos e innovadores, pero aún no gozan de un método de aplicación universal (Mataix Solera et al., 2010). La elección de un método en concreto depende principalmente del mecanismo de disrupción que se aplique. La ruptura de los agregados se produce fundamentalmente por la acción mecánica del agua, así pues, se han desarrollado métodos que simulan las fuerzas de disgregación que actúan en condiciones de campo, como por ejemplo el método basado en conocer el porcentaje de agregados que resisten una lluvia de energía conocida al ser simulada en el laboratorio (Roldán et al., 1994). Tanto el porcentaje de agregados como la distribución por tamaños son los parámetros más utilizados para indicar la estabilidad de la estructura del suelo y, por tanto, su resistencia a los factores externos.

La estabilidad de agregados está considerada una propiedad física, pero, dado que depende tanto de la química como de la biología del suelo, muchos investigadores la consideran una propiedad integradora e indicativa de la salud del suelo. La estabilidad de los agregados es un parámetro sintético que resume el estado de salud del ecosistema, y en el que se reflejan las perturbaciones experimentadas. Es por ello que resulta tan valioso para estudiar los efectos del fuego en el ecosistema edáfico.

«Después de los incendios, a causa de la pérdida de la cubierta vegetal y la hojarasca, la estabilidad estructural se convierte en una característica clave en la gestión del agua y la pérdida tanto de nutrientes como de materiales del suelo»

Fuego y agregados

Los incendios tienen efectos sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, que generalmente dependen de la severidad del incendio. Los cambios pueden ser a corto o largo plazo, incluso pueden ser permanentes o irreversibles dependiendo del suelo y la severidad del fuego, y de la gestión posterior al paso del fuego. Además, tras los incendios, a causa de la pérdida de la cubierta vegetal y de la hojarasca, la estabilidad estructural se convierte en una característica clave en la gestión del agua y en la pérdida tanto de nutrientes como de materiales del suelo.

Muestreo tras unas quemas experimentales en Portugal. En la imagen, A. Pérez-Bejarano y V. Arcenegui. / Cortesía de E. Varela, 2009

El impacto de las gotas de lluvia después del incendio puede romper los agregados, de manera que las fracciones más finas obturan los poros, modificando la porosidad. La respuesta de los agregados al paso del fuego es compleja de evaluar. En la literatura científica encontramos numerosos estudios en los que se dice que la estabilidad de agregados disminuye, sobre todo, por la pérdida de materia orgánica del suelo, pero también hay trabajos donde se ha observado un aumento de estos (Mataix-Solera y Doerr, 2004; Arcenegui et al., 2008) por diferentes razones. En algunos trabajos se ha observado un aumento de agregados a causa de un crecimiento de la materia orgánica en incendios de intensidad baja.

En otros estudios se ha observado que las fusiones térmicas que se producen en determinados tipos de suelos con una proporción importante de óxidos y de hidróxidos de hierro y aluminio en su fracción arcilla pueden incrementar la estabilidad de los agregados. Además, la presencia de sustancias hidrofóbicas generadas durante la combustión puede producir un aumento de la estabilidad de agregados, ya que actúan como una fina película que rodea parcial o totalmente el agregado, y por tanto, actúan también como sustancias cimentantes (Arcenegui et al., 2008). Por todo ello, la estabilidad de agregados es un parámetro sintético que permite cuantificar el efecto del incendio sobre la calidad del suelo.