Introducción - Proyecto GEPRIF

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RECOMENDACIONES BÁSICAS PARA REDUCCIÓN DE LA SEVERIDAD

DURANTE LA EJECUCIÓN DE QUEMAS PRESCRITAS BASADAS EN

RESULTADOS CIENTÍFICOS DE PARCELAS EXPERIMENTALES

Introducción

En la actualidad existe un renovado interés en el uso potencial de la quema prescrita

bajo arbolado en numerosas masas forestales europeas debido a diferentes

consideraciones ecológicas, económicas y de efectividad. Sin embargo es crítico

incrementar el conocimiento sobre el posible efecto de esta técnica en la reducción de

la carga de combustible, reducción del peligro de incendio, fisiología y crecimiento del

arbolado, capacidad de recuperación de la vegetación y diversidad y propiedades del

suelo.

La efectividad de la quema prescrita en cuanto a la reducción de combustibles viene

determinada por el nivel en que estos combustibles han sido consumidos. Esta

efectividad depende de una serie de parámetros: humedad de los combustibles, carga

de combustibles, severidad de la quema y técnicas de ignición, condiciones

meteorológicas y características del complejo de combustibles. La posibilidad de

disponer de modelos que nos permitan predecir la consunción de combustibles

superficiales mediante quema prescrita es esencial a la hora de planificar este tipo de

tratamiento. Mientras que existe un mayor conocimiento sobre cuáles son los elementos

más influyentes en la quema de la hojarasca, el conocimiento sobre la combustión del

mantillo es más reducido, así como la capacidad del sistema para recuperar la hojarasca

consumida mediante el desfronde procedente del arbolado tras la quema. La consunción

del mantillo parece estar influenciada por su contenido de humedad, densidad aparente,

espesor y contenido mineral. La consunción del mantillo suele ser muy variable, tanto

entre diferentes quemas como en la misma quema. El desfronde tras la quema depende

de la intensidad y velocidad de la quema, altura de las primeras ramas vivas, así como

el manejo de humos durante la ejecución que determinará las temperaturas y tiempos

de residencia de la columna convectiva en las copas. Las diferencias entre la

suceptibilidad de diferentes especies o ecosistemas gestionados a la soflamación de las

copas también es un factor a tener en cuenta y que, hasta ahora, ha sido poco estudiado.

El objetivo de esta tarea es la caracterización de la ventana de prescripción que oriente

en la planificación y ejecución de fuego prescrito bajo pinares para reducir la severidad

en suelo y arbolado. Se pretende incluir ecuaciones de predicción de reducción de

espesores de hojarasca y mantillo en función de diferentes variables de fácil medición

para los gestores implicados en este tipo de actividad. De igual manera se describirá el

proceso de desfronde tras la quema que puede orientar a prescribir las actuaciones o

planificar la repetición de tratamientos.

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FICHA 1: Predicción de la reducción de carga de

la hojarasca y mantillo

LOCALIZACIÓN: Para esta tarea se ha empleado la información recogida en las

quemas prescritas realizadas en el proyecto GEPRIF (Pozuelo - Pinus nigra + Pinus

pinaster, Beteta – Pinus nigra y Val de Nocedo – Pinus pinaster), así como información

previa de quemas en Cotillas – Pinus nigra + Pinus pinaster (Cuenca) y Quintana

Redonda Pinus pinaster (Soria). El número total de quemas ha sido de 27. Las parcelas

han sido de 50 x 50 m, con una parcela interior de 30 x 30 m en la que se han centrado

la mayor parte de las mediciones.

Figura 1. Localización de las áreas de estudio.

METODOLOGÍA: En las diferentes áreas de estudio se realizaron inventarios

destructivos detallados sobre el complejo de combustibles de las capas de hojarasca y

mantillo con el objetivo de obtener ecuaciones alométricas para determinar la carga de

combustible previo a la ejecución de las quemas y la consunción tras realización de las

mismas. Estas ecuaciones se aplicaron en 49 puntos sistemáticos en las subparcelas

de 30 x 30 m para estimar las cargas medias por parcelas de hojarasca (L) y mantillo (F

y H).

Quintana Redonda (Soria)

“Las Cotillas” (Cuenca)

“Pozuelo” y “Beteta” (Cuenca)

“Val de Nocedo” (Lugo)

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Las condiciones meteorológicas durante la ejecución de las quemas fueron

monitorizadas mediante el empleo de una estación meteorológica automática (Onset,

MA, USA) instalada cerca de la parcela donde se estaba llevando a cabo la quema

prescrita.

R² = 0.7888

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

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0 5 10 15

carg

a L

FH

(kg

/m2)

espesor LFH (cm)

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AM

11

:01

AM

11

:22

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:43

AM

12

:04

PM

12

:25

PM

12

:46

PM

1:0

7 P

M1

:28

PM

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9 P

M2

:10

PM

2:3

1 P

M2

:52

PM

3:1

3 P

M3

:34

PM

3:5

5 P

M4

:16

PM

4:3

7 P

M4

:58

PM

5:1

9 P

M5

:40

PM

6:0

1 P

M6

:22

PM

6:4

3 P

M7

:04

PM

7:2

5 P

M

Hu

me

dad

re

lati

va

Tem

pe

ratu

ra

Temp, °C HR, %

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En cada una de las quemas, en 13 puntos sistemáticamente localizados en el interior

de los 30 x 30 m de la parcela interior, se instalaron 4 termopares para monitorizar la

temperatura del fuego cada segundo en cuatro posiciones diferentes: superficie de la

hojarasca, entre la hojarasca y el mantillo, superficie del suelo y a 2 cm de profundidad

en el suelo. Cabe destacar que no se observó un calentamiento del suelo significativo

en ninguna de las 27 quemas efectuadas.

Inmediatamente antes de la ejecución de las quemas prescritas se tomaron muestras

de suelo, mantillo, hojarasca, restos leñosos y matorral fino (seco y vivo), siendo

guardados en botes de plástico sellados, para la determinación posterior en laboratorio

del contenido de humedad.

El grado de consunción de las capas L, F y H se determinó mediante la medición del

combustible remanente tras la quema prescrita empleando tres clavos que fueron

enrasados con la superficie de la hojarasca en cada uno de los 49 puntos empleado

0

1

2

3

41

0:4

0 A

M

10

:59

AM

11

:18

AM

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:37

AM

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:56

AM

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:15

PM

12

:34

PM

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:53

PM

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2 P

M

1:3

1 P

M

1:5

0 P

M

2:0

9 P

M

2:2

8 P

M

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7 P

M

3:0

6 P

M

3:2

5 P

M

3:4

4 P

M

4:0

3 P

M

4:2

2 P

M

4:4

1 P

M

5:0

0 P

M

5:1

9 P

M

5:3

8 P

M

5:5

7 P

M

6:1

6 P

M

6:3

5 P

M

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4 P

M

7:1

3 P

M

7:3

2 P

M

Ve

loci

dad

de

l vie

nto

Velocidad del viento, m/s

0

200

400

600

ºC

tiempo

E09 suelo E09 -2 E09 hoj E09 mant

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para determinar las carga media de L, F y H por parcela. Inmediatamente después de

cada quema estos clavos fueron reexaminados y se determinó el espesor remanente de

L, F y H. Además, se recogieron muestras de mantillo y suelo (2 primeros centímetros)

antes y después de las quemas prescritas para evaluar su posible efecto en parámetros

físicos, químicos y microbiológicos.

En las Figuras se muestran algunas fotografías de la ejecución de las quemas.

RESULTADOS: la quema prescrita no supuso cambios pronunciados en las

propiedades del suelo analizadas ni respecto a los valores previos a la quema ni a los

de las parcelas sin tratar.

La consunción media de la capa L (hojarasca) considerando todas las parcelas fue de

92,9% (entre 61,2 y 100%). En el caso de la capa F (fermentación) fue de 51,1% (0-

100%). En el caso de H (humus) la consunción media fue de 12,31% (0-74%). Para la

combinación LF la consunción media fue de 63,3% (0-100%), para el mantillo (FH)

27,0% (0-74,1%), y para el conjunto LFH de 36,6% (7,4 – 77,4%).

A partir de estas mediciones se pudieron establecer ecuaciones que nos permiten

determinar el grado de consunción (en porcentaje) de los combustibles de las capas L

(hojarasca), F (fermentación) y H (humus) en función de parámetros de fácil medición:

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MODELOS

Consunción de F (%) = 76,38 – 0,57 Humedad mantillo + 12,92 Espesor LFH – 0,88

Humedad relativa (R2 = 0,72; RMSE = 15,7)

Consunción de LF (%) = 92,88 – 0,49 Humedad mantillo + 9,81 Espesor LFH – 0,80

Humedad relativa (R2 = 0,77; RMSE = 11,3)

Consunción de FH (%) = 30,60 – 0,31 Humedad mantillo + 15,52 Espesor L (R2 = 0,66;

RMSE = 15,2)

Consunción de LFH (%) = 47,11 – 0,39 Humedad mantillo + 14,28 Espesor L (R2 =

0,72; RMSE = 13,1)

Para la capa L no se encontró ecuación, ya que fue prácticamente una consunción del

100% en todos los casos como consecuencia de las técnicas de ignición.

De cara al uso de estas ecuaciones, los rangos de las principales variables ambientales

son los siguientes:

- Humedad del suelo: 8,3 a 39,4%

- Humedad de mantillo: 9,1 a 114%

- Humedad de hojarasca: 9,1 a 33,3%

- Espesor de capa L: 0,6 a 3,3 cm

- Espesor de capa F: 0,4 a 3,2 cm

- Espesor de LFH: 2,2 a 8,3 cm

- Temperatura ambiental (Temp): 6,6 a 22,4ºC

- Humedad ambiental (RH): 30,2 a 69,3%

Recomendaciones: El uso de estas ecuaciones en situaciones fuera de los rangos

expuestos generará incertidumbres en las predicciones de los modelos. De igual

manera se anima a los gestores a recopilar la información referente a las variables

respuesta y predictoras, lo que posibilitaría reparametrizar y ampliar el rango de

validez de los modelos propuestos

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Ficha 2: Severidad en arbolado: calentamiento

del cambium y desfronde

LOCALIZACIÓN: Para esta tarea se ha empleado la información recogida en las

quemas prescritas realizadas en el proyecto GEPRIF (Pozuelo - Pinus nigra + Pinus

pinaster, Beteta – Pinus nigra) y Quintana Redonda (Soria). El número total de quemas

ha sido de 12 en Cuenca y 4 en Soria. Las parcelas han sido de 50 x 50 m, con una

parcela interior de 30 x 30 m en la que se han centrado la mayor parte de las mediciones

(ver localización en ficha 1)

METODOLOGÍA: Se realizaron 3 quemas de primavera y tres quemas de otoño en los

dos sitios experimentales para obtener posibles diferencias producidas en el

calentamiento del tronco y en el desfronde de las copas como consecuencia de la

quema. Se señalaron todos los árboles de la parcela pie a pie y se realizó una selección

de 15 árboles por clases diamétricas para monitorizar su temperatura en el cambium

durante las quemas. Se colocaron 8 captadores de desfronde por parcela siguiendo el

protocolo internacional ICP Forests para comparar la biomasa de acículas caída tras la

quema y compararla con las parcelas testigo. Se utilizó el dispositivo FORESTEREO

para comprobar posibles cambios en el área foliar y la estructura de la masa. Se realizó

un muestreo de escolítidos en verano de 2017 para comprobar posibles efectos de la

quema sobre el aumento de la presencia de insectos potenciales generadores de

plagas. Para caracterizar más exhaustivamente el calentamiento de los troncos se

realizó un muestreo por clases diamétricas en el aserradero de Cuenca del que se

extrajo una muestra de 30 rodajas que fueron ensayadas en laboratorio para

caracterizar la inflamabilidad y resistencia al fuego de los troncos de Pinus nigra, la

especie más abundante en ambos sitios experimentales. En otoño de 2018 se realizó la

extracción de microcores de los 15 árboles monitorizados para comparar los

crecimientos y ratificar el efecto de la quemas en el arbolado

RESULTADOS: El seguimiento de las temperaturas durante las quemas permite

asegurar que bajo condiciones de fuegos rápidos y poco intensos las temperaturas en

el interior del tronco son inferiores a los 40ºC y que sólo en un 15% de los pies se han

registrado temperaturas letales mayores de 60ºC, todos ellos correspondientes a las

clases diamétricas inferiores (dbh< 10 cm). Los ensayos de laboratorio permiten ratificar

que espesores de corteza mayores de 2 cm suponen una protección que garantiza la

ausencia de calentamiento en cambium. Este tipo de prescripciones generan también

un porcentaje de soflamación de copas moderado (10% de soflamado y 90 cm de

chamuscado de altura de chamuscado de tronco promedio) que supone una

concentración del desfronde sólo en los primeros meses después de la intervención

donde se ha observado un aumento significativo respecto al testigo, tanto más en el sitio

de ensayo de masas puras de Beteta que en las masas mixtas de El Pozuelo. El

seguimiento realizado con FORESTEREO ha ratificado que a partir del año siguiente a

la quema el índice de área foliar de las parcelas quemadas es similar a las parcelas

testigo en ambos sitios experimentales. El trampeo de insectos mostró que no se ha

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observado un aumento significativo de la presencia de escolítidos respecto a áreas

similares alejadas hasta 2 km de la zona de ensayo. Los análisis de microcores para

medir los crecimientos está aún en proceso pero experiencias realizadas en quemas

más intensas en las parcelas de Soria (ver ficha 1) no muestran cambios significativos

entre árboles sometidos a quema prescrita y testigos.

Teniendo en cuenta la tasa de desfronde obtenida y los consumos de hojarasca medidos

(Ficha 1) se considera que la longevidad del tratamiento en cuanto a recuperación de

las cargas de combustible iniciales oscilaría entre 4 años (El Pozuelo) y 16 años

(Beteta).

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RECOMENDACIONES: Los resultados obtenidos en este proyecto permiten orientar

directrices básicas para reducir la severidad en arbolado tras la ejecución de quemas

prescritas en las zonas de trabajo. Algunos de estas recomendaciones se puedan

adaptar a protocolos locales para mejorar las prescripciones y las evaluaciones de

quema en otras zonas de España. Las conclusiones aplicadas más importantes se

resumen a continuación

Las masas mixtas se han mostrado más resilientes que las masas puras al

tratamiento de quema de baja intensidad en cuanto a la mayor velocidad de

recuperación del desfronde post-quema respecto al testigo. Por tanto se

recomienda explorar este tratamiento en masas mixtas para disminución de la

severidad a incendios forestales habida cuenta que suelen ser ecosistemas más

vulnerables a los incendios debido a la mayor biomasa disponible

El detalle de fracciones de biomasa ha permitido detectar una disminución

significativa de la cantidad de inflorescencias y piñas en áreas quemadas, lo que

podría ser un indicativo de que, incluso con estas intensidades bajas de quema,

la columna de convección afecta a la floración y fructificación, lo que debe

tenerse en cuenta en el caso de que los objetivos de la quema sean el fomento

de la regeneración natural, máxime en especies veceras como Pinus nigra.

Las prescripciones con tiempos de residencia de llama en tronco cortos

(inferiores a un minuto) garantizan la ausencia de daños significativos en el

tronco (cambium) de los pinos, incluso de las clases diamétricas inferiores. Por

el contrario las especies arboladas y de matorral sin cortezas gruesas se ven

seriamente afectadas. Las rebrotadoras suelen recuperarse en la primavera

siguiente a la quema pero debemos asumir que las germinadoras (por ejemplo

enebros, sabinas) serán eliminadas del rodal a corto y medio plazo, máxime si

se repite el tratamiento. Si se quiere evitar este efecto es necesario operaciones

de cirugía arbórea, realización de alcorques sobre pies concretos o un adecuado

manejo de las líneas de encendido.

Tiempos de residencia mayores de 2 minutos y/o prescripciones con

intensidades medias o altas que generen alturas llama con anillados de tronco

superior a 2 m de altura implica riesgo de mortalidad de arbolado de las clases

diamétricas inferiores, ya que los espesores de corteza a esa altura son menores

a 2 cm. De la misma manera si se quisiera efectuar una clara por lo bajo

mediante el uso del fuego prescrito las prescripciones de este tipo obligarían a

realizar una toma de datos previa de espesores de corteza en altura para las

especies y procedencias de trabajo, de forma que se asegure la supervivencia

de los pies seleccionados como de porvenir.

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De acuerdo con las tasas de desfronde obtenidas la biomasa de hojarasca inicial

se recuperaría en un rango de entre 4 y 5 años. La eficacia preventiva de las

quemas bajo arbolado oscila entre 4 y 14 años dependiendo de la producción de

cada ecosistema. Por tanto y a la vista de los resultados de desfronde, unido a

la baja severidad obtenida para el suelo (ficha 1) y arbolado, se recomiendan la

ejecución de quemas rápidas de baja intensidad (bajos tiempos de residencia de

llama) para la gestión de las masas de pinar del Sistema Ibérico. Se considera

que estas conclusiones podrían ser extensibles a otras zonas de pinar en

España. Las masas mixtas recuperaron la hojarasca antes que las puras lo que

sugiere repetir el tratamiento con mayor frecuencia aunque se debería investigar

más las razones de estos resultados

No se han obtenido importantes diferencias en cuanto a los efectos de realizar

las quemas en primavera y en otoño. Destacar que como la época de mayor

intensidad de desfronde es primavera y verano, en las quemas de primavera se

muestra más claramente el efecto de la convección del humo y se produce un

desfronde inmediato más intenso. En cambio en las quemas de otoño este efecto

es más intenso en la primavera siguiente a la quema. A partir del tercer año las

curvas de desfronde de parcelas quemadas y testigo son similares.

Aunque no se han detectado efectos importantes en la población de escolítidos

que implica bajos niveles de estrés en el arbolado, las curvas de vuelo

(generaciones) de los insectos se acumulan a lo largo del verano teniendo picos

máximos en septiembre e incluso en octubre si el principio de otoño es cálido.

Esto implica que las prescripciones de otoño temprano deben disminuir en mayor

medida la severidad en arbolado para no hacer susceptible a los pies a daños

por insectos o posibles plagas.

En las masas de Pinus pinaster de Meseta Castellana (Soria) sometidas a

resinación tras la quema se ha observado un incremento de apertura y superficie

de canal resinífero respecto al tratamiento de resinación sin quema. Este efecto

no ha sido significativo al comprar parcelas quemadas y testigo sin resinar. Estos

resultados sugieren que si se quiere activar el sistema defensivo de estos

pinares, ya sea para aumentar la producción de resina tras la apertura de la

primera cara o para aumentar su resiliencia al ataque de patógenos o insectos,

deberíamos realizar prescripciones de quema de mayor intensidad que consigan

cierto calentamiento del cambium, habida cuenta del alto espesor de corteza de

estos pinares. Como se quiere mantener la disminución de daños al suelo la

opción más razonable serían quemas rápidas pero intensas, eligiendo una

ventana con humedad relativa moderada o baja y alta temperatura (mayor de

20-25ºC). Estos resultados deberían adaptarse a cada especie y procedencia,

básicamente dependiendo de su espesor de corteza, de manera que especies

y/procedencias de pino con menores espesores podrían reaccionar generando

resinas defensivas a intensidades medias y bajas de quema.

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