Les pèrdues de carboni i de nitrogen arran d’un incendi experimental de coberta arbustiva madura de l’Espanya Central (Ecologia mediterrània, 28/2018)

Els incendis forestals impliquen, pel que fa al cicle del carboni i del nitrogen, la mobilització d’aquests elements, amb l’entrada consegüent de gasos (CO2, NOx) a l’atmosfera. És obvi l’efecte de la combustió directa, però no ho és tant el que passa després del foc, particularment en relació al balanç de nitrogen. Michael Dannenmann, de l’Institut de Meteorologia i Recerca Climàtica de Garmisch-Partenkirchen, ha encapçalat una recerca sobre les pèrdues directes de carboni i de nitrogen associades a la combustió, així com les emissions de gasos de nitrogen (N2O, NO, N2) i altres pèrdues de nitrogen. Com a model utilitzen un foc experimental d’alta intensitat en una zona arbustiva madura prop de Toledo. En un article a la revista Global Change Biology exposen els resultats, que posen de manifest la rellevància de les pèrdues de nitrogen posteriors a l’incendi degudes a emissions de N2.

Resultat de l’incendi d’una zona arbustiva d’Alcalá la Real (Jaén) l’estiu del 2005

Un foc experimental d’alta intensitat

Michael Dannenmann és investigador de l’Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK), associat al Karlsruher Institut für Technologie (KIT). L’IMK té la seu al Campus Alpin de Garmisch-Partenkirchen. Dannenmann hi fa recerca en biogeoquímica de sòls, amb particular interès sobre les interaccions de carboni i nitrogen entre les plantes, el sòl i els microorganismes, així com en els bescanvis entre la biosfera, l’atmosfera i la hidrosfera.

En aquesta recerca també han participat altres membres de l’IMK, com Javier Tejedor, Georg Willibald, Rainer Gasche, David Kraus i Klaus Butterbach-Bahl. Tejedor també treballa al Výzkumná infrastruktura SoWa, de Biologické centrum de l’Acadèmia Txeca de Ciències, amb seu a České Budějovice.

De l’Institut für Bodenforschung (IBF) de la Universität für Bodenkultur Wien, han participat en aquesta recerca Eugenio Díaz-Pinés i Sophie Zechmeister-Boltenstern.

De l’Institut für Waldökologie und Boden del Bundesforchungzentrum für Wald, de Wien, hi han participat Barbara Kitzler i Luciano Povoas-Guimaraes.

De l’Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning de la Københavns Universitet hi han participat Kristiina Karhu i Per Lennart Ambus. Karhu també és membre del Departament de Metsätieteet de la Helsingin Yliopisto.

Del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Castilla-La Mancha, amb seu a Toledo, hi han participat Antonio Parra de la Torre, David A. Ramírez Collantes i José M. Moreno. Ramírez treballa ara al International Potato Center, amb seu a Lima, i a la Universitat Agrícola de Gansu (甘肃农业大学), a Lanzhou. Moreno és membre del Centro de Investigación del Fuego, amb seu a Toledo.

Del Departamento de Química y Tecnología de Alimentos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) hi han participat Laura Sánchez Martín i Antonio Vallejo García.

Del Centro de Investigación del Fuego, a més de Moreno, també participà Víctor Resco de Dios. Resco també és investigador del Centre Agrotecnio de la Universitat de Lleida, i de l’Escola de Ciència i Enginyeria de la 西南科技大学, amb seu a Mianyang.

Del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali Biologiche e Farmaceutiche Università degli Studi della Campania Luigi Vanivitelli, amb seu a Caserta, hi ha participat Simona Castaldi. Castaldi també és membre de la Дальневосточный федеральный университет, amb seu a Vladivostok.

Del Departamento de Sistemas y Recursos Naturales de UPM hi ha participat Agustín Rubio Sánchez.

En el marc del Centro de Investigación del Fuego, es realitzà un incendi d’alta intensitat sobre una zona arbustiva madura.

Les pèrdues de carboni i de nitrogen associades a la combustió

Durant el foc, per combustió, les pèrdues de carboni foren estimades en 9,4 tones/hectàrea. Això suposa el 66% del conjunt del carboni resident en la vegetació aèria i en la fullaraca.

Pel que fa al nitrogen, les pèrdues degudes a la combustió foren estimades en 129 kg/hectàrea. Això suposa el 58% del nitrogen resident en la vegetació aèria i en la fullaraca.

Ja vam comentar el passat mes d’abril com Rodríguez et al. posaven de manifest que en l’incendi de pineda de l’agost del 2005 que afectà el Parc Natural de las Sierras de Cazorla, Segura y Las Villas, hi hagué un augment de la disponibilitat de nitrogen en el sòl de l’àrea cremada. Què han trobat Dannenmann et al. en el seu incendi experimental d’una zona arbustiva? Doncs també trobaren un fort augment de les concentracions de nitrogen mineral en el sòl. Aquesta mobilització arribà a un màxim dos mesos després del foc, assolint la xifra de 44 kg N/ha, és a dir diverses magnituds per damunt de les concentracions inicials. Dannenmann et al. identifiquen l’origen d’aquest augment del nitrogen mineral edàfic en els microorganismes del sòl morts arran del foc.

Les emissions de nitrogen del sòl després de l’incendi

Aquesta mobilització de nitrogen es tradueix en unes emissions que perduren en el temps. Així doncs troben:
– les emissions de N2 gairebé es doblen. Si abans del foc, eren de 5,4 kg N·ha-1·any-1, després de l’incendi arriben a 10,1.
– les emissions de NO pugen d’un valor anterior al foc de 1,1 kg N·ha-1·any-1 a 1,9.
– les emissions de N2O es quadripliquen, passant de 0,05 kg N·ha-1·any-1 a 0,2.

Quantitativament les emissions de gasos, particularment de N2 són la principal font de pèrdua de N. La lixiviació, és a dir pel rentat del sòl per la pluja, és relativament menor. La major pèrdua per lixiviació té lloc quatre mesos després del foc, és a dir dos mesos després del pic de concentració de nitrogen mineral en el sòl. Però globalment les pèrdues per lixiviació són només de 0,1 kg N·ha-1·any-1.

Emprant marcatge amb l’isòtop pesant 15N, Dannenmann et al. són capaços de seguir el destí del nitrogen mineral produït pel foc. Tan sols el 33% del nitrogen mineral mobilitzat arran de l’incendi és retingut en les reserves estables de nitrogen que perduraran en el sòl: la resta es perd, principalment, com s’ha vist, a través d’emissions de N2.

L’impacte de la desnitrificació posterior al foc

En aquest incendi experimental, un 58% del nitrogen resident en la vegetació aèria i en la fullaraca es perdia directament arran de la combustió.

Dannenmann et al. estimen la magnitud de les pèrdues de nitrogen associades a les emissions produïdes durant el primer any posterior al foc:
– en el cas de les emissions de N2, estimen que en el primer any es produeixen unes emissions que es corresponen al 7,7% de les emissions ocasionades directament per la combustió.
– en el cas de les emissions de NO, aquest percentatge és de 2,7%.
– en el cas de les emissions de N2O el percentatge és del 5,0%.

Les emissions de N2 durant el període posterior al foc, especialment durant el primer any, són rellevants pel balanç de nitrogen de les zones cremades. Aquestes pèrdues addicionals constitueixen un factor negatiu per a la recuperació de la vegetació després de l’incendi, si bé és cert que el gros de la pèrdua es produeix durant la mateixa combustió.

Lligams:

Post-fire nitrogen balance of Mediterranean shrublands: direct combustion losses versus gaseous and leaching losses from the post-fire soil mineral nitrogen flush. M. Dannenmann, E. Díaz Pinés, B. Kitzler, K. Karhu, J. Tejedor, P. Ambus, A. Parra, L. Sánchez-Martin, V. Resco, D. A. Ramírez, L. Povoas-Guimaraes, G. Willibald, R. Gasche, S. Zechmeister-Boltenstern, D. Kraus, S. Castaldi, A. Vallejo, A. Rubio, J. M. Moreno, K. Butterbach-Bahl. Global Change Biology 10.1111/gcb.14388 (2018).

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: