PIRINEOS 2012 Sede Pirineos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Titulo de la ponencia: Efectos de los incendios forestales sobre la materia orgánica del suelo Ponente: José A. González Pérez Fecha: 27/09/2012
Dirigido por: David Badía Villas Universidad de Zaragoza
Sede Pirineos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración El suelo y la materia orgánica
El suelo contiene la mayor cantidad de carbono terrestre: 1550 Gt de C orgánico y 950 Gt de C inorgánico. Ésto representa c. 3.3 veces el contenido en la atmósfera y c. 4.5 veces el C de todos los seres vivos. Por ello, pequeñas desviaciones en los contenidos de materia orgánica del suelo (MOS) tiene consecuencias a escala global. La MOS se encuentra en un equilibrio dinámico entre pérdidas y ganancias muy sensible a los cambios ambientales, incluidos los cambios de uso y gestión y por supuesto el fuego. En un escenario de cambio global, las investigaciones dirigidas al mejor conocimiento de la MOS, su cantidad, estructura y dinámica es primordial para comprender procesos ambientales clave relacionados íntimamente con el mantenimiento de los servicios que nos prestan los ecosistemas, como la mitigación del cambio climático mediante secuestro de C. La influencia del fuego en la MOS contenido y calidad y en consecuencia en las propiedades del suelo y su habilidad para promover la estabilización (secuestro) de formas carbonosas es un tema de interés en las zonas de clima mediterráneo y también en zonas tropicales y sub-tropicales del mundo.
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Incendios a escala global
Los incendios de vegetación son un fenómeno global que ocurre de forma reiterada en los bosques tropicales de Brasil e Indonesia, los templados de los Estados Unidos de América y Europa, los boreales de China y Canadá, en las sabanas tropicales Africanas y en las tierras cultivadas de todo el mundo. Entre 530 y 555 x 106 Ha se ven afectadas por el fuego anualmente. Al año se queman entre 10 y 15 x 106 Ha de bosque boreal y templado, 20 y 40 x 106 Ha de bosque tropical y hasta 500 x 106 Ha de sabanas y bosques tropicales y subtropicales. Estos fuegos representan un 60% del total de las 87 Gt de biomasa que se quema cada año en el mundo.
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Incendios en Europa Cataluña 2,34% Castilla-La Mancha 5,19%
Extremadura 5,05% Galicia 10,14%
Valencia 5,03%
Baleares 0,12% Madrid 0,47%
Castilla y León 22,37%
Murcia 0,22% Otros 2,88% Cantabria 4,27% Andalucía 8,74% Canarias 16,81%
Asturias 5,81%
Aragón 11,37%
Navarra 1,35% País Vasco 0,50% Rioja 0,22%
En el periodo 1999-2008, hasta un 91 % de todos los incendios forestales en la UE ocurrieron en los países del Mediterráneo. Un 30 % del área quemada total correspondió a España, estando sólo por debajo de Portugal en cuanto a superficie afectada por incendios forestales en el periodo señalado.
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El fuego se considera como el principal factor desestabilizador en el ecosistema Mediterráneo.
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Flujos globales de carbono
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El ciclo del carbono en el suelo
Pérdidas
Productos de la fotosíntesis
Productos De madera
Ra Hvst.
Rh
Hojarasca Restos
Biomasa
Combustión
BLACK CARBON
Rh
Rh
Materia Orgánica del Suelo
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Efecto del fuego en la MOS
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Efectos del fuego sobre las propiedades del suelo Los incendios forestales producen impactos sobre diferentes propiedades del suelo: Propiedades físicas, físico-químicas y mineralógicas
Propiedades químicas
Hidrofobicidad
“Cantidad” de materia orgánica
Estructura
“Calidad” de materia orgánica
Densidad
Disponibilidad de nutrientes
pH
Capacidad intercambio catiónico
Textura
Saturación en bases
Mineralogía
Propiedades biológicas
Color
Biomasa microbiana
Temperatura
Composición de la comunidad microbiana Acrividad microbiana
La Materia orgánica es un compartimento del suelo que interviene en importantes procesos y reacciones biogeoquímicas con impacto directo sobre la producción primaria y la biodiversidad
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Efectos del fuego sobre las propiedades del suelo Los incendios forestales producen importantes impactos ecológicos y ambientales derivados en parte de efectos a corto y medio plazo sobre las propiedades físicas, químicas y sobre la composición, propiedades y dinámica de la fracción más funcional del suelo, la materia orgánica. Sin embargo, los efectos del fuego sobre las propiedades coloidales del suelo son reversibles La hipótesis de partida es que si dicha reversibilidad es cierta debemos ser capaces de encontrar indicadores del grado de recuperación de la calidad de los suelos La detección temprana de la recuperación de suelos es clave para la toma de decisiones y la planificación de las acciones de restauración medioambiental que siguen a los episodios de incendios forestales
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Efecto del fuego en la MOS El estudio de los efectos de los incendios forestales sobre la materia orgánica del suelo (MOS) es un tema de investigación complejo: El suelo es un sistema abierto y dinámico
La mayoría de los cambios y reacciones inducidos por los incendios no tienen su origen exclusivamente en la acción del fuego
Heterogeneidad y compejidad química de la MOS
Impactos dependientes de numerosos factores ambientales como: tipo, duración e intensidad del incendio, grado de humedad, tipo de suelo, tipo de vegetación, temperatura, velocidad del viento, topografía,…
Por tanto, la mayor parte de las investigaciones sobre la influencia del fuego en el status de la MOS se han basado en el estudio de las distintas fracciones de la MO por separado Componentes fácilmente biodegradables, restos de vegetación y animales
-
Sustancias no húmicas Polisacáridos, ligninas, resinas, LÍPIDOS, etc
Sustancias húmicas
“Black carbon”
AH, AF, Huminas
BC
TIEMPO DE RESIDENCIA RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN BIÓTICA Y ABIÓTICA
+
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Fracción lipídica de la MOS Los lípidos del suelo representan un grupo diverso de sustancias hidrófobas que van desde moléculas sencillas, como ácidos grasos, hasta sustancias más complejas como esteroles, terpenos, clorofilas, grasas, ceras o resinas.
Ácidos grasos
Terpenos-Amyrin
Esteroles
Interés medioambiental de la fracción lipídica Es una fracción lábil y cambiante, que refleja rápidamente el impacto de los distintos factores que afectan al suelo, como por ejemplo los cambios de uso o el fuego. Se considera como un registro de información medioambiental.
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Muestras seleccionadas para este estudio
Suelos afectados por incendios (ecosistemas Mediterráneos)
Cazorla Nerva Alájar
Aznalcóllar
Control
N 38º 09´ 01,5´´ W 2º 47´ 16,3´´
Quemado
N 38º 09´ 10,4´´ W 2º 47´ 18,8´´
Control
N 37º 43´ 40,0´´ W 6º 33´ 48,2´´
Quemado
N 37º 43´ 54,9´´ W 6º 33´ 41,4´´
Control
N 37º 53´ 14,7´´ W 6º 41´ 36,0´´
Quemado
N 37º 53´ 10,1´´ W 6º 41´ 38,0´´
Control
N 37º 34´ 12,9´´ W 6º 23´ 34,1´´
Quemado 1
N 37º 34´ 21,0´´ W 6º 22´ 20,3´´
Quemado 2
N 37º 35´ 32,9´´ W 6º 22´ 16,0´´
Quemado 3
N 37º 34´ 18,3´´ W 6º 18´ 30,3´´
13
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Muestras seleccionadas para este estudio CAZORLA (Pinus pinea)
Agosto 2005 CA-C2
Sierra de Cazorla, Segura, las Villas (Jaén) (Pinus pinea) Localización
Incendio
Muestreo Septiembre 2005
Cazorla
Agosto 2005
Octubre 2006
Enero 2007
Código Control
CA-C1-05
Quemado
CA-Q1-05
Control
CA-C1-06
Quemado
CA-Q1-06
Control
CA-C1-07
Quemado
CA-Q1-07
CA-Q2 Tipo de suelo
Rendollic Xerochrept
CA-Q1 CA-C1
Vegetación
Pinus pinea
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Muestras seleccionadas para este estudio
Aznalcóllar (Sevilla) (Quercus suber, Pinus pinea) Fecha del Andalucía incendio
Localización
Fecha del muestreo
Noviembre 2005
Aznalcóllar
Julio 2004
Junio 2006
Código Control
AZ-C-05
Doble Quemado
AZ-Q1-05
Doble Quemado
AZ-Q2-05
Quemado
AZ-Q3-05
Control
AZ-C-06
Doble Quemado
AZ-Q1-06
Doble Quemado
AZ-Q2-06
Quemado
AZ-Q3-06
Tipo de suelo
Vegetación
Dystric Cambisols
Quercus suber Pinus pinea
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Muestras seleccionadas para este estudio Nerva (Huelva) (Pinus pinea) Localización
Incendio
Muestreo Abril 2003
Nerva
Agosto 2000 (Intenso)
Diciembre 2005 Septiembre 2006
Código Control
SC-C-03
Quemado
SC-Q-03
Control
SC-C-05
Quemado
SC-Q-05
Control
SC-C-06
Quemado
SC-Q-06
Suelo
Vegetación
Dystric Xerorthent
Pinus pinea
Castaño del Robledo (Alájar, Huelva) (Castanea sativa) Localización
Incendio
Muestreo Abril 2003
Alájar
Junio 1999 (Intenso)
Diciembre 2005 Septiembre 2006
Código Control
CR-C-03
Quemado
CR-Q-03
Control
CR-C-05
Quemado
CR-Q-05
Control
CR-C-06
Quemado
CR-Q-06
Suelo
Vegetación
Dystric Xerochrept
Castanea sativa
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Muestras seleccionadas para este estudio
Alájar Alcornoque (quemado)
Alájar Alcornoque (control)
Nerva Pino (quemado)
Aznalcóllar (quemado)
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Parámetros físico-químicos generales Muestra CR-C-03 CR-Q-03 CR-C-05 CR-Q-05 CR-C-06 CR-Q-06 SC-C-03 SC-Q-03 SC-C-05 SC-Q-05 SC-C-06 SC-Q-06 CA-C1-05 CA-Q1-05 CA-C1-06 CA-Q1-06 AZ-C-05 AZ-Q1-05 AZ-Q2-05 AZ-Q3-05 AZ-C-06 AZ-Q1-06 AZ-Q2-06 AZ-Q3-06
pH (1:2.5) 6.55 6.46 6.16 6.66 6.37 6.19 6.18 6.11 5.34 5.34 5.70 5.70 8.75 8.21 8.75 8.25 4.56 7.06 5.97 5.82 5.27 5.87 6.23 6.59
COT NT .…….(%)……. 3.04 0.16 1.16 0.09 2.40 0.23 1.30 0.11 1.80 0.18 1.20 0.14 5.20 0.22 3.24 0.35 6.60 0.55 2.80 0.18 <0.2 0.48 2.80 0.16 3.60 0.43 3.70 0.43 3.20 0.17 7.90 0.66 1.70 0.21 4.10 0.23 3.10 0.22 4.30 0.28 14.80 1.12 4.90 0.38 4.90 0.58 5.10 0.51
Ca C/N 19.00 12.90 10.30 11.93 9.73 8.51 23.60 9.30 12.00 15.82 17.18 8.31 8.66 19.05 12.01 8.13 17.60 14.09 15.19 13.20 18.89 8.38 10.08
1375 705 110 885 770 850 1580 1580 1140 645 1710 870 4210 3230 4440 9320 555 1650 1360 1280 1980 1190 2070 3020
Mg K ..……..(mg/kg)………… 242 210 137 56 253 273 260 97 212 277 221 159 268 193 184 130 317 151 180 105 479 242 141 176 457 354 832 329 509 437 885 397 131 96 300 133 322 145 357 200 298 122 491 90 408 321 445 333
P 2.2 5.7 4.5 1.5 1.4 1.1 10.3 30.1 4.2 8.3 2.2 22.4 2.0 3.4 3.7 44.5 <1 9.9 2.0 7.5 13.5 2.3 11.6 12.6
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Parámetros indicadores de la actividad microbiológica
A) Diversidad microbiana: - Recuento directo al microscopio. - Recuento de bacterias y hongos viables. B) Diversidad bioquímica. Valoración de actividades enzimáticas relacionadas con los ciclos del carbono, nitrógeno y fósforo. C) Actividad respiratoria del suelo (Respicond IV, IRNAS-CSIC).
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Parámetros indicadores 4. ACTIVIDAD RESPIRATORIA
de la actividad microbiológica
Pérdida de C (% de C total)
Actividad respiratoria 101 100
f=a*exp(-b*x)+c*exp(-d*x)
99
98
QUEMADO 97
Az3
96
CONTROL
95
Az22 94 0
200
400
600
800
1000
Tiempo de incubación (horas) Tinoco, 2000
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Parámetros indicadores de la actividad microbiológica Biomasa microbiana
Muestra
Actividad respiratoria (%CO2 /día/100g)
Bacterias viables (ufc/mL)*
Hongos viables (ufc/mL)
Microorganismos totales/gramo suelo
CA-C1-05
0,08
1,7 × 106
0,2 × 104
7,0 × 105
CA-Q1-05
0,14
1,6 × 106
0,9 × 104
2,3 × 106
CA-C2-05
0,26
8,8 × 106
43,0 × 104
3,7 × 105
CA-Q2-05
0,22
2,3 × 106
22,0 × 104
5,9 × 106
AZ-C-05
0,10
2,1 × 106
1,1 × 105
6,6 × 106
AZ-Q1-05
0,17
14,4 × 106
2,3 ×105
2,0 × 107
AZ-Q2-05
0,11
6,3 × 106
1,1 × 105
1,0 × 107
AZ-Q3-05
0,14
3,9 × 106
0,7 × 105
4,0 × 106
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Parámetros indicadores de la actividad microbiológica Actividades enzimáticas ciclo del carbono y el fósforo Fosfatasa ácida (U/g/h)
Fosfatasa alcalina (U/g/h)
β-glucosidasa (U/g/h)
Invertasa (U/g/h)
Xilanasa (U/g/h)
β-N-acetilglucosaminidasa (U/g/h)
1,7 (%) CA-C1-05
0,72
1,77
0,56
13,31
1,47
0,09
5,6 (%) CA-Q1-05
1,49
3,71
1,70
26,37
0,16
0,34
8,4 (%) CA-C2-05
2,12
4,70
2,22
17,60
0,66
0,40
8,6 (%) CA-Q2-05
2,70
5,01
1,40
21,85
0,01
0,59
AZ-C-05
3,03
0,44
1,14
24,06
0,15
0,65
AZ-Q1-05
2,01
0,85
1,03
17,86
0,09
0,47
AZ-Q2-05
2,95
0,80
0,73
11,80
0,09
0,56
5,5 (%) AZ-Q3-05
3,16
0,70
0,72
26,12
0,23
1,01
Muestra
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Cambios en la estructura general de la MOS: TERMOGRAVIMETRÍA Técnicas termogravimétricas (tg-dsc) - Poca cantidad de muestra. - Mínima preparación previa. - Elevada reproducibilidad. -
Numersosas aplicaciones en el análisis de matricescomplejas.
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Cambios en la estructura general de la MOS: TERMOGRAVIMETRÍA
Formas refractarias de MO (BC-like)
Castaño del Robledo-Sierra de Aracena
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: TERMOGRAVIMETRÍA Sierra de Cazorla Formas refractarias de MO (BC-like)
0,20 0,15
DSC (uV/mg)
0,10 0,05 0,00 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
-0,05 -0,10 Te mpe ratura (ºC)
CA-C-05 CA-Q-05
Formas refractarias de MO (BC-like) 0,45 0,40 0,35
DSC (uV/mg)
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 -0,05 0
100
200
300
400
500
600
-0,10
700
800
900
1000 CA-C-06
Temperatura (ºC)
CA-Q-06
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: TERMOGRAVIMETRÍA Código
200–380 ºC
380–475 ºC
475–650 ºC
exotot
exo1
exo2
exo3
CR-C-03
3,13
2,69
1,71
7,5
41,6
35,7
22,7
CR-Q-03
2,68
2,45
2,02
7,1
37,5
34,3
28,2
exotot
exo1
exo2
exo3
CR-C-05
3,23
2,72
2.00
7,9
40,6
34,2
25,2
CR-Q-05
1,64
1,51
1,53
4,7
35,0
32,3
32,7
exotot
exo1
exo2
exo3
CR-C-06
2,72
2,10
1,63
6,4
42,2
32,6
25,3
CR-Q-06
1,81
1,81
1,70
5,3
34,0
34,0
31,9
45 40 35
%
30 25 20 15 10 5 0 exotot
exo1
exo2
exo3
CR-C-06 CR-Q-06
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: CPMAS 13C (RMN en estado sólido) - Caracterización estructural de formas de MO macromolecular. - Espectros de alta resolución con tiempos de adquisición razonables. - Suelos completos sin extracción o fraccionamiento previos. - Cuantitativa.
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: CPMAS 13C (RMN en estado sólido)
Aromatic area (160ppm-110ppm)
Control Control
Aliphatic area (110ppm-45ppm) 24.0
59.7
Burnt
Quemado 62.9 23.0
Integrated Region 325.88 – 301.44 301.44 – 244.72 244.72 – 186.72 186.72 – 160.27 160.27 – 140.39 140.39 – 109.93 109.93 – 90.78 90.78 – 60.32 60.32 – 45.55 45.55 – 0.50 0.50 – -40.17
Control 0.35 0.68 3.37 7.92 5.41 11.57 6.99 26.97 8.23 27.71 0.78
Burnt 0.11 3.34 2.87 7.75 11.89 42.33 5.46 5.98 3.04 13.88 3.34
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: CPMAS 13C (RMN en estado sólido) Cazorla (Pino) 2005
Aznalcollar (Alcornoque) 2006
Alajar (Castaño) 2003
Nerva (Pino) 2003 300
260
220
180
140
100
ppm
60
20
-20
-60
-100
-140
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura general de la MOS: CPMAS 15N (RMN en estado sólido) 13C
NMR
15N
NMR N-amida
Control Control
N-pirrólico Burnt
Quemado
Knicker et al. (2004) Soil Biol. Biochem
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Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis Analítica
Método de degradación capaz de transformar compuestos complejos no-volátiles en una mezcla de fragmentos volátiles mediante el uso de altas temperaturas (350-600ºC) en ausencia de oxígeno. Los compuestos liberados por pirólisis son analizables por diferentes técnicas, normalmente GC/MS.
Pyr
MS
GC
- Degradación térmica en conexión con GC-MS. - Elevada reproducibilidad. - Mínima preparación previa. - Información de la muestra bruta total – interpretación cualitativa y semicuantitativa.
31
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis Analítica Mediante la pirólisis se rompen los enlaces de la MOS por calor de manera predecible y reproducible. El análisis de los productos de degradación es informativo sobre la molécula original (precursor).
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en laCOMPOUNDS estructura IDENTIFICATION OF NITROGEN
específica de la MOS: Pirólisis Analítica
Compuestos de N liberados por pirólisis De: Schulten et al. (1995). Biol. Fert. Soils 20: 174
Pirograma de ión total de una pseudomelanoidina (Urea + Glucosa)
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PY-GC/MS de materia orgánica natural (MOS)
Acetic acid Humic acid
Carbohydrate
Lignin
N-containing Fatty acids Alkanes Alkenes
Lipids O OH
Aromatics (methoxyl-lacking)
O
Alcohols (butanal) Furanes Cyclic ketones Oxopropanoic acid GuayacolsSiringols Vinylphenol Pyrrole Pyridin Indole Benzene Phenol Naphthalene Catechol
OH O
O
N
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis Analítica Identificación de productos altamente refractarios y tipo BC
Pyrogramas de materiales de referencia para BC: SIM trazas para PAHs pirogénicos (m/z 178, 202, 228, 252, 276) y compuestos alquílicos (n-alcanos; m/z 85).
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis y NMR Espectros de 13C RMN en estado sólido y pirogramas de Py-GC/MS de una muestra de ROC aislada de un sedimento marino (Huelva, España) y una muestra de referencia de BC (madera de castaño quemada).
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Control Control 24.0
59.7
Burnt
Burnt 62.9 23.0
Aromatic area (160ppm-110ppm) Aliphatic area (110ppm-45ppm)
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis Analítica
Profundaidad
Efecto del fuego a lo largo del perfil del suelo (Experimento de quema controlada 2011)
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: FIRE EFFECT ALONG SOIL PROFILE (Controlled burning experiment 2011) Pirólisis Analítica Control
Alk/Alke
Quemado
Control m/z 57
m/z 57
Soil depth
m/z 55
m/z 55
Polisacáridos/A. Grasos & FAMEs
Quemado
m/z 60
m/z 60
m/z 74
m/z 74
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Pirólisis Analítica
FIRE EFFECT ALONG SOIL PROFILE (Sierra de Cazorla, 2005)
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres SUELOS
Extracción Soxhlet CH2Cl2: CH3OH (3:1) 16 horas
LÍPIDOS
Fracción neutra
Fracción ácida Metilación trimetilsilildiazometano
Saponificación 0.5M KOH 90% CH3OH extracciones con hexano
derivatización
GC/MS
silanización N,O-bis(trimetilsilil)trifluoroacetamida,BSTFA
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres Efecto del fuego en la cantidad de lípidos libres (Experimento de calentamiento controlado)
Lípidos del suelo (mg/100g)
G1 (Cultivado)
R3 (Robledal)
80
R4 (Pinar)
350-400 ºC 200-250 ºC
60 40 20 0 0
120
300
600
0
120
300
600
0
120
Tiempo de calentamiento a 350 ºC (seg)
Lípidos del suelo
300
600
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres El análisis de GC/MS de la fracción lipídica muestra que en las muestras control las series de alcanos presentan máximo en C31 y una predominancia de cadenas con número par de C.
Suelo forestal (pino)
Suelo cultivado
31
31
17
29
50
29
32
0
100
18
20 16
16
18
20
50 0
600 sec
Abundancia relativa (%)
100
Control
En las muestras calentadas en el laboratorio, las series cambian hacia una predominancia de molélulas de cadena corta (<C25) y se pierde la predominancia impar natural.
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
C range
Diagramas de distribución de n-alcanos de suelos control y suelos calentados a 350 ºC por 600 segundos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cazorlaespecífica 1 Cambios en la estructura de la MOS: Análisis de lípidos libres PROFUNDIDAD 0-10 cm TIC
10-20 cm
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres PROFUNDIDAD 0-10 cm TIC
10-20 cm
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Nervaespecífica de la MOS: Cambios en la estructura Análisis de lípidos libres, ALC/ALCANOLES Pino (Pinus pinea)
Ejem. “Kracking” del Eicoseno 9-Eicoseno C20:1
C10
Decano
Decano
C10
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, ALC/ALCANOLES Alcornoque (Quercus suber)
Castaño (Castanea sativa)
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Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, ALC/ALCANOLES Distribución de n-alcanos (m/z 85)
Distribución de n-alcanoles (m/z 55)
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, ALC/ALCANOLES n-alcanos (m/z 85) Σ C14-C24/ Σ C25-C33
Σ impar-C / Σ par-C
Muestra
Q
C
Q/C
Q
C
Q/C
Alájar 2003
0,36
0,23
1,56
1,60
3,40
0,47
Alájar 2005
0,17
0,07
2,43
3,30
6,20
0,53
Alájar 2006
0,36
0,40
0,90
3,50
3,70
0,95
Alájar 2008
1,68
2,04
0,82
2,20
1,90
1,16
Nerva 2003
1,01
0,35
2,89
1,18
2,93
0,40
Nerva 2005
0,07
0,25
0,28
4,00
1,93
2,07
Nerva 2006
0,64
1,15
0,56
2,22
1,55
1,43
Nerva 2008
1,20
2,44
0,49
1,13
1,51
0,74
Cazorla 2005
0,47
0,44
1,07
2,22
2,43
0,91
Cazorla 2006
0,88
0,26
3,38
1,43
3,69
0,39
Cazorla 2007
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
Cazorla 2008
1,14
0,89
1,29
1,72
1,68
1,03
Aznalcóllar 2005
0,18
0,05
3,60
3,09
5,89
0,52
Aznalcóllar 2006
0,48
0,21
2,29
1,70
2,15
0,79
Aznalcóllar 2008
0,93
0,48
1,96
1,84
2,94
0,62
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, Ácidos grasos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, Ácidos grasos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, Ácidos grasos i.e. Rotura oxidativa del ácido oléico en presencia de O3 ácido oléico HO CO2
O3
CO2
O3
O
O3
C18:1
O3
CO2
CO2
+O3 O HO
C9
HO
O OH C8
O
ácido pelargónico
ácido azelaico Metzger, J.O., Bornscheuer, U. 2006
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Ácidos grasos (como metíl ésteres, m/z 74) Σ C12–C16/ Σ C17–C30
(pFA)
C18:1 / C16:1a
Muestra
Q
C
Q/C
Q
C
Alájar 2003
1,19
0,71
1,68
1,44
1,72
Alájar 2005
0,14
0,10
1,40
1,13
1,36
Alájar 2006
0,60
0,95
0,63
1,73
1,73
Alájar 2008
0,74
1,16
0,64
1,71
1,80
Nerva 2003
2,16
0,99
2,18
1,60
4,48
Nerva 2005
0,13
0,07
1,86
1,85
4,03
Nerva 2006
0,75
0,56
1,34
1,00
4,02
Nerva 2008
1,29
1,35
0,96
1,99
4,61
Cazorla 2005
1,27
0,77
1,65
0,83
2,33
Cazorla 2006
0,59
0,67
0,88
1,17
1,40
Cazorla 2007
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
Cazorla 2008
0,59
0,71
0,83
0,85
0,8
Aznalcóllar 2005
0,20
0,05
4,00
1,00
4,33
Aznalcóllar 2006
0,69
0,82
0,84
0,60
3,81
Aznalcóllar 2008
1,16
0,95
1,22
1,29
1,57
Average
1,30
2,71
STD
0,43
1,40
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, Marcadores geoquímicos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: Análisis de lípidos libres, Marcadores geoquímicos
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Cambios en la estructura específica de la MOS: “Proxi” para la evaluación de la recuperación del suelo 4,5 4
Alájar
Nerva
Aznalcóllar
Cazorla
3,5 3
pFA
2,5 2 1,5 1 0,5 0 2003
2004
2005
2006
2008
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Efecto del fuego en la MOS CONCLUSIONES GENERALES 1. La materia orgánica del suelo (MOS) es la fracción mas funcional. Constituye un compartimento de elevada complejidad que comprende una mezcla heterogénea de componentes biogénicos en proporciones y estados evolutivos variables. Las alteraciones de los suelos causados por factores externos (cambios de uso y manejo del suelo, incendios forestales, etc.) quedan reflejadas primero en las fracciones más lábiles y son susceptibles de estudio mediante el uso de técnicas adecuadas. 2. Las diferentes técnicas utilizadas ofrecen ventanas de información complementarias sobre las características de la MOS de diferente naturaleza. De esta manera la integración de resultados permite llegar a conclusiones útiles para evaluar el impacto de los incendios sobre los suelos en general, y sobre la MOS en particular, en los distintos escenarios estudiados. 3. El seguimiento de la evolución en el tiempo de suelos afectados por incendios forestales puede realizarse mediante la identificación de marcadores geoquímicos subrogados a dicha evolución. Los conocimientos relacionados con la evolución de las propiedades de los suelos afectados por el fuego son útiles para la toma de decisiones sobre medidas y labores de recuperación necesarias en zonas afectadas por incendios. 4. Los marcadores biogeoquímicos deben basarse en proporciones entre moléculas sencillas (pares alcanos/alquenos y ácidos grasos) que se encuentran en todos los suelos y de procedencia diversa, lo que asegura su aplicabilidad en diversos escenarios. 5. Idealmente los marcadores propuestos deben estar directamente relacionados con las propiedades coloidales de los suelos y por tanto en procesos de degradación medioambiental inducidos por el fuego cómo la erosión.
Los incendios forestales: efectos ambientales y medidas de restauración Sede Pirineos
Efecto del fuego en la MOS AGRADECIMIENTOS Francisco J. González Vila Heike Knicker David Badía Villas Gonzalo Almendros Martín Javier Martínez Aznar José Mª de la Rosa Arranz Beatriz Arjona García Rocío González Vázquez Beatriz Sales Dávila