Prescribed burning to reduce fire severityeffects on pine forests in the iberian system / la quema prescrita para reducir la severidad del fuego: efectos en pinares del sistema ibérico

Resumen

Los incendios forestales son un fenómeno global, afectando a un amplio rango de ecosistemas. En la medida en que los modelos de predicción climática auguran una mayor incidencia de episodios meteorológicos extremos, se prevén incendios más intensos y severos. En general, este tipo de incendios se caracterizan por sus importantes efectos negativos desde un punto de vista ecológico y socioeconómico, implicando desde la pérdida de los servicios ecosistémicos hasta la pérdida de bienes e incluso vidas humanas; incluyendo también el aumento de las emisiones de carbono. Además, los cambios socioeconómicos que han tenido lugar a lo largo del siglo XX (por ejemplo, el abandono del territorio rural o el incremento de las áreas de interfaz urbano-forestal) han exacerbado el problema. En consecuencia, es necesario el desarrollo de una gestión forestal adecuada a este nuevo escenario. Actualmente existe un consenso generalizado, tanto en la comunidad científica como entre los gestores forestales, y más concretamente en los responsables de la gestión del fuego, de que las medidas preventivas contra incendios deben verse incrementadas, particularmente las relativas a la gestión del combustible. La quema prescrita bajo el dosel arbóreo, normalmente, se ejecuta en condiciones de baja a moderada intensidad, con el fin de incrementar la protección frente a incendios forestales al reducir la continuidad horizontal y vertical del combustible, promoviendo, a su vez, una mayor heterogeneidad del paisaje. A pesar de sus beneficios, el uso de esta herramienta de gestión del combustible, en España, es muy puntual y suele verse reducida a áreas estratégicas a escala muy local. Sin embargo, se está haciendo un esfuerzo importante para incluir esta herramienta en el manejo forestal y el número de hectáreas tratadas con quema prescrita se ha visto incrementado en los últimos años. La planificación de la quema prescrita bajo dosel arbóreo implica el diseño de prescripciones precisas, en función de las variables meteorológicas, la época del año y los patrones de ignición, ya que estos factores determinan el comportamiento del fuego, al mismo tiempo que se persigue reducir al mínimo los impactos negativos y maximizar los efectos positivos del tratamiento. Las interacciones entre dichos factores y determinadas características de las especies forestales pueden acentuar o reducir el estrés en los ecosistemas, aunque en ocasiones, la respuesta de las especies a la perturbación es incierta. Algunas especies del género Pinus se consideran como resistentes al fuego (es el caso de Pinus nigra y Pinus pinaster). Estas especies poseen rasgos que permiten garantizar con mucha probabilidad su supervivencia a los incendios de intensidad entre baja y moderada: corteza gruesa, mecanismos de autopoda de ramas bajas, altura de copa considerable, yemas grandes y protegidas, acículas relativamente gruesas o enraizamiento profundo, entre otras. Sin embargo, si bien las quemas prescritas parecen ser un instrumento de gestión potencialmente valioso en las masas forestales de estas especies, aumentando su resistencia con efectos negativos aparentemente escasos, se siguen planteando algunas dudas importantes relativas a su aplicación. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral es comprender el efecto integrado de dos estaciones de quema prescrita de baja intensidad a medio plazo, tanto a escala de árbol como de rodal. Para ello, se eligió una masa pura de Pinus nigra y una masa mixta de Pinus nigra y Pinus pinaster en la serranía de Cuenca (sistema Ibérico). En esta zona las dos especies generan un ecotono de rodales estables, que no debe obviarse en los programas de tratamiento con quema prescrita. En cada tipo de masa se estableció una red de parcelas y se llevaron a cabo tres tratamientos: parcelas quemadas en otoño, parcelas quemadas a finales de primavera y parcelas no quemadas que actuaron como testigo. El estudio de la perturbación conjunta en la copa del árbol, a través del análisis de la cantidad y patrones de desfronde, el área cambial y el crecimiento del árbol, permitió explorar, por primera vez, las respuestas de este tipo de masas. Además, dado que la investigación respecto a la respuesta del arbolado a la quema prescrita en Europa se ha descrito como dispersa, los datos obtenidos en esta tesis doctoral pueden generar nuevo conocimiento, o según el caso expandir el ya existente, para diseñar, implementar y testar prescripciones más eficaces. La tesis doctoral incluye cinco artículos científicos, cuatro de ellos publicados en revistas científicas internacionales que analizan distintos aspectos relacionados con el objetivo general. Los artículos se presentan en su forma original y están organizados en tres capítulos. El desfronde tiene un papel crucial en el ciclo biogeoquímico de las especies forestales y se utiliza como un indicador en las proyecciones de cambio climático. A pesar de su importancia, no se han realizado estudios para evaluar los efectos de la quema prescrita en la cantidad total, las fracciones o el contenido de nutrientes del desfronde en pinares, por lo que los resultados obtenidos aquí pueden constituir una referencia inicial. Además, el uso de las directrices de recolección utilizadas por el ICP Forests, ha permitido la comparación de los resultados obtenidos con su amplia base de datos. En el Capítulo 2 (que comprende los Subcapítulos 2.1 y 2.2) se muestra un impacto limitado a corto y medio plazo de la quema prescrita, que disminuyó a lo largo del período de estudio. La composición específica y las características de la masa parecieron amortiguar el efecto negativo del fuego. El impacto de la quema en la cantidad total de hojarasca fue más evidente tras la quema de primavera, aunque la tasa de recuperación fue más rápida en esta época que durante la quema de otoño. Dadas las peculiaridades de la fructificación de las masas de Pinus nigra, los efectos de la quema prescrita en las fracciones de inflorescencias y piñas deben ser seriamente considerados en los planes de quema. Aunque se registraron diferencias en las concentraciones de nutrientes entre masas y fracciones, en general el efecto de la quema prescrita en el contenido de nutrientes del desfronde fue escaso. Utilizando un enfoque Bayesiano, se analizaron las variables involucradas en el proceso de desfronde durante y después del tratamiento de quema prescrita (Subcapítulo 2.3). El análisis bayesiano no se basa únicamente en una estimación puntual de los parámetros, sino más bien, en una distribución completa de los posibles valores, permitiendo que puedan ser analizadas conjuntamente muchas variables (por ejemplo, variables meteorológicas, características de la masa y rasgos del árbol que influyen en la protección contra los incendios, prescripción y comportamiento del fuego). Esto reveló que las variables meteorológicas debían considerarse seriamente en los planes de quema y que las adaptaciones de las especies estudiadas eran suficientes para proporcionar una protección completa en el caso de fuegos de baja intensidad. Cuando un árbol está expuesto a un fuego de superficie, la probabilidad de sobrevivir varía ampliamente, dependiendo de su capacidad para proteger el cambium de temperaturas letales. Si el fuego no causa la muerte del árbol, puede estresarlo lo suficiente como para mostrar una disminución del crecimiento anual o de la actividad fotosintética de la copa. Varios estudios han evaluado la capacidad aislante de la corteza, monitorizando las temperaturas alcanzadas en el cambium, tanto en laboratorio como en campo. Sin embargo, ninguno de ellos ha considerado conjuntamente como variables predictoras: los rasgos de la corteza, la intensidad del fuego y la inflamabilidad (incluidas variables relacionadas con la ignitabilidad, la sostenibilidad y la consumibilidad). Además, la mayoría de los estudios actuales se han realizado en especies de ecosistemas no mediterráneos y con distintas metodologías al no existir un método normalizado, lo que dificulta la comparación de los resultados. En el artículo del Capítulo 3, se utilizó un calorímetro de pérdida de masa (MLC), por primera vez en su configuración vertical (con la que se consigue una simulación más realista de la quema en el campo) con el fin de evaluar el papel protector de la corteza. Se estableció una amplia gama de flujos de calor, simulando condiciones similares a las de una quema prescrita pero también a las que podrían suscitarse en un incendio forestal, y se compararon los resultados con los obtenidos en las quemas de campo. Se confirmó el papel del espesor de la corteza en la protección del cambium, especialmente trabajando con flujos de calor bajos donde otras variables, como el tiempo de residencia de la llama, podrían ser más importantes. En los planes de quema prescrita podría incluirse un límite de 17 mm de espesor de corteza, como punto crítico para la letalidad del cambium. Aunque estudios previos han mostrado resultados contradictorios sobre el papel de la rugosidad de la corteza, las conclusiones obtenidas revelaron un ligero efecto positivo en la protección del cambium a baja exposición de calor. Se demostró que la llama se extinguía poco después de cesar la exposición a la fuente de calor, aunque la combustión interna continuaba aumentando la temperatura en la zona del cambium; lo que puso de relieve el papel que juega la inflamabilidad de la corteza. La comparación con los datos de campo confirmó que los rodales no son vulnerables a las quemas prescritas de baja intensidad y que sólo las condiciones locales pueden generar intensidades suficientes como para causar un daño potencial al árbol. La comparación del crecimiento de los árboles después de una quema prescrita puede utilizarse como un indicador de la resistencia y la capacidad de recuperación de los mismos. La quema prescrita puede agotar la vitalidad del árbol, ya que este asigna los carbohidratos almacenados para reponer los tejidos dañados por el fuego. En cambio, también puede tener efectos positivos en el crecimiento, aumentando la disponibilidad de recursos al eliminar el sotobosque o liberar nutrientes después del fuego. Pocos estudios han utilizado modelos de respuesta de crecimiento en función de variables de árbol y masa o en función de efectos directos e indirectos del fuego. Asimismo, aunque la época de quema es un parámetro que puede controlarse fácilmente en los planes de quema prescrita, se sabe poco sobre cómo afecta al crecimiento de los árboles. En el Capítulo 4 se seleccionaron varios árboles de Pinus nigra en el área de estudio de la quema prescrita y se utilizaron métodos dendrocronológicos para investigar si el crecimiento está influenciado por las propias características del árbol y de la masa, la época de la quema prescrita y la severidad del fuego. Los resultados sugieren que el tratamiento de quema prescrita de baja intensidad (en la época de primavera y otoño de manera diferente) es una herramienta de gestión potencialmente valiosa para reducir el peligro de incendio sin efecto sobre el crecimiento arbóreo a corto plazo. Debe prestarse especial atención a las variables de severidad del fuego, como la exposición a temperaturas críticas en la corteza exterior e interior o a la altura máxima de chamuscado en las prescripciones diseñadas.