Pożary o niskiej intensywności uderzają w gleby bardziej, niż wcześniej sądzono

Anonim

Pożary dzikich terenów i przepisywane oparzenia od dawna są uważane przez naukowców i zarządzających zasobami za nieszkodliwe dla gleb, ale może tak nie być, pokazują nowe badania.

Według dwóch nowych badań przeprowadzonych przez zespół z University of California, Merced (UCM) i Desert Research Institute (DRI), oparzenia o niskiej intensywności, w których ogień porusza się szybko, a temperatura gleby nie przekracza 250oC (482oF) - powoduje uszkodzenia do struktury gleby i materii organicznej w sposób, który nie jest natychmiast widoczny po pożarze.

"Kiedy masz pożar o dużym natężeniu, wypalasz materię organiczną z gleby, a jej wpływ jest natychmiastowy" - powiedział dr Teamrat Ghezzehei, główny badacz dwóch badań i profesor nadzwyczajny w dziedzinie fizyki gleby w środowisku UCM. "W ogniu o niskiej intensywności materia organiczna nie spala się, a od razu nie widać widocznych zniszczeń, ale spalanie osłabia strukturę gleby, a jeśli później nie wrócisz i nie spojrzysz uważnie na glebę, nie zauważysz obrażeń. "

Badacz DRI Markus Berli, Ph.D., Associate Research Profesor Nauk o Środowisku, zainteresował się badaniem tego zjawiska podczas wizyty w spalonym terenie w pobliżu Ely w stanie Nevada w 2009 r., Gdzie dokonał nieoczekiwanej obserwacji, że przepisany, o niskiej wadze ogień spowodowało uszkodzenie struktury gleby w spalonym obszarze. On i kilku kolegów z DRI przeprowadzili dalsze badania nad innym kontrolowanym oparzeniem w okolicy i odkryli, że struktura gleby, która wydawała się być w porządku natychmiast po pożarze, ale uległa pogorszeniu w ciągu następnych tygodni i miesięcy. Następnie Berli połączył siły z Ghezzehei i zespołem z UCM, w skład którego weszli maturzyści Mathew Jian i profesor Asmeret Asefaw Berhe, aby dalej badać.

Gleba składa się z dużych i małych cząstek mineralnych (żwiru, piasku, mułu i gliny), które są połączone ze sobą substancją organiczną, wodą i innymi materiałami tworząc agregaty. Gdy kruszywa glebowe są narażone na poważne pożary, materia organiczna spala się, zmieniając fizyczną strukturę gleby i zwiększając ryzyko erozji w spalonych obszarach. W obszarach o niskiej intensywności spalania, w których materia organiczna nie doświadcza znacznych strat, zespół zastanawiał się, czy struktura gleby była degradowana przez inny proces, na przykład przez gotowanie wody w agregatach gleby?

W badaniu opublikowanym w grudniu 2018 roku przez AGU Geophysical Research Letters, zespół UCM-DRI zbadał to pytanie, wykorzystując próbki gleby z niespalonego obszaru leśnego w hrabstwie Mariposa w Kalifornii oraz z niespalonych krzewów w hrabstwie Clark w stanie Nevada, aby przeanalizować wpływ pożarów o niskiej intensywności na strukturę gleby. Ogrzali agregaty glebowe do temperatur symulujących warunki pożaru o niskiej intensywności (175oC / 347oF) w okresie 15 minut, a następnie szukali zmian w ciśnieniu wewnętrznym w gruncie i wytrzymałości na rozciąganie (siła wymagana do rozerwania agregatu).

Podczas eksperymentu zaobserwowali, że ciśnienie w porach w agregatach gleby wzrosło do wartości szczytowej, ponieważ woda gotowała się i odparowywano, a następnie spadała, gdy pękły wiązania w glebie i ulatniała się para. Pomiary wytrzymałości na rozciąganie wykazały, że bardziej wilgotne agregaty gleby zostały osłabione bardziej niż próbki gleby w tym procesie.

"Nasze wyniki pokazują, że ciepło wytwarzane przez pożary o niskiej intensywności faktycznie wystarcza do uszkodzenia struktury gleby, a uszkodzenia są gorsze, jeśli gleba jest mokra" - wyjaśnił Berli. "Jest to ważna informacja dla zarządzających zasobami, ponieważ sugeruje, że przepisane oparzenia i inne pożary, które występują w cieplejszych porach roku, mogą być bardziej szkodliwe dla gleby niż pożary, które występują w czasie suszy." Następnie zespół badawczy zastanawiał się, jaki wpływ ma to działanie degradacja strukturalna dotyczyła materii organicznej, którą normalnie chroni struktura gleby. Materia organiczna gleby składa się głównie z drobnoustrojów i rozkładających się tkanek roślinnych, a także przyczynia się do ogólnej stabilności i zdolności do zatrzymywania wody w glebie.

W drugim badaniu, opublikowanym w ramach projektu Frontiers in Environmental Science pod koniec lipca, zespół badawczy UCM-DRI przeprowadził symulowane eksperymenty spalania w celu osłabienia struktury agregatów glebowych i przetestował gleby pod kątem zmian jakości i ilości kilku rodzajów produktów organicznych. w ciągu 70 dni.

Odkryli, że ogrzewanie gleb doprowadziło do uwolnienia węgla organicznego do atmosfery w postaci CO2 w ciągu tygodni i miesięcy po pożarze i ponownie odkryło, że najwyższy poziom degradacji miał miejsce w glebach, które były wilgotne. Ta utrata węgla organicznego jest ważna z kilku powodów, wyjaśnił Ghezzehei.

"Utrata materii organicznej z gleby do atmosfery bezpośrednio przyczynia się do zmiany klimatu, ponieważ węgiel ten jest uwalniany jako CO2" - powiedział Ghezzehei. "Substancja organiczna, która jest tracona w wyniku pożarów, jest również najważniejszą rezerwą składników odżywczych dla mikroorganizmów glebowych i jest to klej, który utrzymuje razem agregaty glebowe, a gdy stracisz strukturę, istnieje wiele innych rzeczy, które się zdarzają. Na przykład infiltracja staje się wolniejsza, dostajesz więcej spływu, masz erozję. "

Chociaż odkrycia zespołu badawczego wykazały kilka szkodliwych skutków pożaru na glebie, o niskiej intensywności pożarów i przepisanych oparzeniach wiadomo, że ekosystemy przynoszą korzyści w inny sposób - na przykład recykling składników odżywczych z powrotem do gleby i pozbycie się zarośniętej roślinności. Nie jest jeszcze jasne, czy negatywny wpływ na glebę związany z tymi pożarami o niskiej intensywności przeważa nad pozytywami, mówi Berli, ale zespół ma nadzieję, że wyniki ich badań pomogą poinformować zarządców gruntów, że zarządzają one pożarem i planują przepisane oparzenia.

"W obszarach suchych i półpustynnych paliwo jest bardzo małe, a zatem pożary mają tendencję do krótkotrwałych i stosunkowo niskich temperatur szczytowych" - powiedział Ghezzehei. "W przeciwieństwie do gorących pożarów, które palą się przez kilka dni i tygodni, które widzimy w wiadomościach, wydają się być łagodne i zwykle traktujemy je jako takie." Nasza praca pokazuje, że pożary o niskiej intensywności nie są tak nieszkodliwe, jak mogą się wydawać. "

menu
menu