Списание с новини за селското стопанство и областта

mundoagro

Следваща статия
INIA представи напредъка на програмата за разработване на нови сортове череши

През лятото на 2017 г. в Чили бяха изгорени близо 600 000 хектара в резултат на горски пожари, които засегнаха региони V до X на страната, концентрирайки се върху региони VI и VII. Тази цифра е била шест пъти по-висока от рекордните за всички времена и според експерти се е случила поради комбинацията от три ключови климатични фактора: високи температури, ниска относителна влажност и наличие на ветрове.

Тези събития са причинили, в допълнение към икономическите и социалните въздействия, сериозни промени в околната среда, като намален приток на водоизточници и загуба на биологично разнообразие. По-голямата част от тези пожари произхождат от човешки дейности, причинени от невнимание, изгаряне (триене) или умишленост (CONAF, 2018).

Въздействието на огъня върху почвите зависи от неговата интензивност, която влияе върху температурата на почвата на различни дълбочини. Това се доказва от няколко проучвания, в които е установено, че ефектите от изгарянето на горски остатък върху почвата засягат частично разложените органични вещества и фракцията на хумуса при силен пожар, както и наличния N, поради тясната му връзка с органични вещества. Съдържанието на P и K показва промени само през първите няколко сантиметра, но те не се влияят в по-дълбоките слоеве на почвата. Са и Mg се увеличават, тъй като съдържанието на пепел в почвата се увеличава поради изгарянето, както и рН на почвата. Интензивността на пожара също ще определи ефекта върху физическите свойства на почвата, генерирайки водна ерозия в зависимост от климатичните характеристики на мястото или практиките за почистване на почвата, проведени след пожара. По отношение на увреждането на биологичното разнообразие, почвените микроорганизми показват по-бързо възстановяване от засегнатата мезофауна.

В случай на изгаряне на растителни остатъци, в почвата се достигат и високи температури на повърхността. Тази практика, разпространена в районите за производство на зърнени култури, има предимства и недостатъци, като последните са свързани с намаляването на почвената микрофлора и органичните вещества.

При горски пожар температурите могат да достигнат между 600 и 1000 ° C, дори да достигнат 1500 ° C, което генерира важни ефекти върху почвата, като загуба на влага в почвата, намаляване на електропроводимостта, промени в капацитета на обмен на катиони и цикли на някои елементи; загуба на органични вещества от почвата, което генерира дестабилизация на инертните материали и последващото им разпадане; образуване на водоотблъскващи органични вещества (хидрофобни), поради модификацията на някои минерали, което кара почвата да не се навлажнява в контакт с вода, улеснява нейната ерозия; загуба на хранителни вещества като азот (N) и фосфор (P), които летят при 200 ° C; калий (K) и калций (Ca) правят това при 500 ° C; окисляване на метални елементи като калций (Ca), калий (K) и магнезий (Mg), които стават по-разтворими, генерирайки възможността те да бъдат загубени поради проникване или оттичане след дъжд, намалявайки плодородието; смърт на организми поради прекомерна температура и намаляване на биологичната активност, влияеща негативно върху биогеохимичните цикли на някои почвени елементи.

Промени в свойствата на почвата

След пожар свойствата на почвата са значително нарушени, поради факта, че органичното вещество се изгаря бързо, което води до влошаване на структурата, загуба на хранителни вещества, намаляване на размера на микробната биомаса и на каталитичния капацитет на почва. От друга страна, огънят действа като ускорител на минерализацията, освобождавайки мигновено хранителни вещества, за разлика от естествените процеси на разлагане, което може да отнеме години. Ефектите от пожарите върху различните химични, физични и микробиологични свойства на почвата са представени по-долу:

Органичен материал:

Органичната материя играе ключова роля във физическите, химичните и биологичните свойства на почвата, допринасяйки за общата производителност на системата. В горските почви органичните вещества са концентрирани на повърхността и се състоят от слой постеля, частично разложени и силно лигнифицирани растителни остатъци, хумус и дървени въглища или овъглена дървесина, смесени в минералната почва. Органичната материя е резервоар с различни хранителни вещества, източник на по-голямата част от наличния фосфор (P), сяра (S) и практически целия наличен азот (N). Той осигурява химически активни места за катионен обмен и позволява образуването и поддържането на агрегати, което подобрява структурата на почвата чрез създаване на макропори, подобряване на аерацията и инфилтрацията на почвата. Освен това той доставя въглеродни (С) съединения, които служат като енергиен източник за почвените микроорганизми. И двете функции са от съществено значение за поддържане на хранителното качество и способността за задържане на влага в почвите.

Когато възникне пожар, органичното вещество в почвата претърпява физически и химични трансформации по време на изгарянето си. Когато достигне 100 ° C, свободната вода се изпарява. Между 130 ° C и 190 ° C лигнинът и хемицелулозата започват да се разграждат. При температури под 200 ° C реакциите са ендотермични, тоест изискват поглъщане на топлина.

При 200 ° C разлагането на лигнин и хемицелулоза става бързо и при 280 ° C целулозата претърпява химическа дехидратация. При тази температура са загубени около 35% от общото тегло на почвените органични вещества. При температури по-високи от 280 ° C възникват екзотермични реакции, т.е. реакции, които произвеждат топлина, възпламенявайки органичното вещество в почвата. При 500 ° C до 600 ° C има ярко горене, след това се получава пламък и температурата се повишава от 800 ° C до 1500 ° C. Над 1000 ° C се изразходва въглерод (C) и се произвежда въглерод.

Хранителни вещества в почвата

При нормални температурни условия микроорганизмите разграждат органичните вещества и бавно отделят хранителни вещества в почвата. При пожар хранителните вещества, съхранявани в горивата и органичните вещества, включително микробната биомаса, претърпяват необратими промени по време на горенето. Всяко хранително вещество обаче има своята прагова температура, при която то се изпарява. По този начин има чувствителни, умерено чувствителни и относително нечувствителни хранителни вещества.

N и S се считат за чувствителни, тъй като имат ниски прагове, вариращи между 200 ° и 375 ° C; калият (K) и P са умерено чувствителни, с праг от 774 ° C; и Mg, Ca и Mn са относително нечувствителни, с прагове съответно от 1 107 ° C, 1 484 ° C и 1 962 ° C. Тъй като праговите температури за N, P, K и S са по-ниски от температурата на горене на дървесни горива (1100 ° C), тези хранителни вещества са частично или напълно загубени от изпаряване от органични вещества по време на горенето.

Концентрациите на N-NH4 след пожар зависят от неговата интензивност и продължителност. Така че ако генерираната температура е изключително висока, вероятно е по-голямата част от азота в почвата да се изпари, особено този, който се намира на повърхността на почвата, като само малки количества се движат дълбоко. За разлика от това, при ниски нива на затопляне, съдържанието на N-NH4 се концентрира в пепелта и подлежащата почва. Изглежда, че фосфорът не се движи в почвения профил толкова лесно, колкото N, така че съдържанието му е концентрирано в пепелта и на повърхността.

Физични свойства на почвата

Ефектите от пожарите върху физическите свойства на почвата се променят в зависимост от вида на собствеността. Например структурата на почвата, поровото пространство или инертните материали, които зависят от органичните вещества, са силно засегнати от топлината. Съдържанието на глина обаче се влияе в непосредствената повърхност на почвата само ако огънят е много интензивен.

Друго свойство, което е засегнато, е водоотблъскването, свойство, което регулира хидрологията на почвата чрез инфилтрация. При пожар по-голямата част от органичната материя и минералната почва на повърхностния слой се изпаряват, но малко количество органично вещество се движи в дълбочина и се кондензира, образувайки водоотблъскващ слой, който предотвратява проникването.

Структурата на почвата влияе върху степента на водоотблъскване, причинена от топлина, така че песъчливите почви са по-податливи от глинестите почви, въпреки че видът глина също има важен ефект. След пожар образуването на водоотблъскващи слоеве и загубата на растителна покривка увеличават повърхностния отток и ерозия.

Биологични свойства

Почвените организми са силно податливи на абиотичен стрес, включително пожар, което е доказано при количествено намаляване на микробния въглерод и азот, причинено от топлина и време на излагане на температури над 70 ° C. Огънят засяга микробната биомаса не само количествено, но и в нейното разнообразие и следователно във връзка с въздействието му върху каталитичния капацитет и цикличността на хранителните вещества в почвата.

Микробните групи се различават по своята чувствителност към температурата. Например, нитрифициращите бактерии са много чувствителни към температурата на почвата, а популациите от активни микроорганизми във влажни почви са по-чувствителни от тези, които са неактивни в сухите почви. Ектомикоризите също са особено чувствителни към топлината на почвата, което води до намаляване на популациите и засяга дългосрочната производителност.

Експертите очакват нормални реколти от сливи и орехи въпреки явлението Ел Ниньо

Изследване на Austral University of Chile (2009) в района на Лос Риос показва, че изгарянето на стърнищата има силно отрицателен ефект върху биохимичните цикли на почвата и производството на ензими.

Обработка след пожар

От съществено значение е да се вземат подходящи мерки за възстановяване на почвата и екосистемата, засегнати от пожар. Органичната материя трябва да бъде възстановена възможно най-бързо, така че повторното включване на растителния материал ще помогне за генерирането на слоеве от органични вещества в почвата отново.

Поради големите загуби на азот поради изпаряване, включването на N източници, като органични вещества, фиксирането на атмосферния N2 от почвените и кореновите микроорганизми и минералното или органичното торене е от ключово значение.

Някои проучвания показват, че повече от една трета от N-свързващия капацитет на някои горски почви може да бъде осигурен от микроорганизми, отговорни за разлагането на дървесината на повърхността и в почвения профил, поради което управлението на дървесните остатъци може да бъде важно фактор, който да се вземе предвид за възстановяване на почвите, засегнати от пожари.

Заключения

Огънят значително влияе върху свойствата на почвите. Практиките за изгаряне на стърнища имат силно отрицателен ефект върху биохимичните цикли на почвата и производството на ензими.

Пожарите засягат драстично циклирането на хранителни вещества и физическите, химичните и биологичните свойства на горния слой на почвата. Елементи като C, N, S и P могат да бъдат загубени чрез изпаряване по време на изгарянето на постеля, растителни остатъци и органични вещества в почвата.

След пожар попълването на N в почвата е от съществено значение поради важната му роля в екосистемите. Използването на азотфиксиращи организми и управлението на дървесни остатъци може да бъде от голяма помощ при възстановяването на засегнатите почви.

Тъй като пожарите могат драстично да повлияят на цикъла на хранителните вещества и свойствата на почвата, би било от голямо значение да се насърчават изследователски програми за тяхното възстановяване, за да се смекчат причинените ефекти и да се постигне екологично възстановяване.

Написано от: Мария Каролина Орелана (MGTA), Мария Мерцедес Мартинес (д-р) и Родриго Ортега (д-р).