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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RECOMENDACIONES BÁSICAS PARA REDUCCIÓN DE LA SEVERIDAD
DURANTE LA EJECUCIÓN DE QUEMAS PRESCRITAS BASADAS EN
RESULTADOS CIENTÍFICOS DE PARCELAS EXPERIMENTALES
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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DURANTE LA EJECUCIÓN DE QUEMAS PRESCRITAS BASADAS EN
RESULTADOS CIENTÍFICOS DE PARCELAS EXPERIMENTALES
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
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Temp, °C HR, %
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DURANTE LA EJECUCIÓN DE QUEMAS PRESCRITAS BASADAS EN
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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
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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.