Журнал з новинами сільського господарства та галузі

спалив

Наступна стаття
INIA представила хід Програми з розробки нових сортів вишні

Влітку 2017 року в Чилі було спалено майже 600 000 гектарів в результаті лісових пожеж, які вразили регіони від V до X країни, зосередившись на регіонах VI та VII. Цей показник був у шість разів вищим за всі часи і, на думку експертів, відбувся завдяки поєднанню трьох ключових кліматичних факторів: високих температур, низької відносної вологості та присутності вітрів.

Ці події спричинили, крім економічних та соціальних наслідків, серйозні зміни навколишнього середовища, такі як зменшення витрат водних джерел та втрата біорізноманіття. Переважна більшість цих пожеж походять від людської діяльності, спричиненої необережністю, практикою горіння (розтирання) або навмисним (CONAF, 2018).

Вплив вогню на ґрунти залежить від його інтенсивності, яка впливає на температуру ґрунту на різній глибині. Це продемонстровано кількома дослідженнями, в яких було встановлено, що наслідки спалення лісових залишків на ґрунті впливають на частково розкладену органічну речовину та фракцію гумусу при інтенсивному пожежі, а також на наявний азот через його вузьку взаємозв'язок з органічними речовинами. Вміст P і K демонструє зміни лише в перші кілька сантиметрів, але вони не впливають на глибші шари ґрунту. Са і Mg збільшуються, оскільки вміст золи в ґрунті збільшується внаслідок горіння, так само, як і рН ґрунту. Інтенсивність пожежі також визначатиме вплив на фізичні властивості ґрунту, створюючи водну ерозію залежно від кліматичних особливостей місця або практики очищення ґрунту, проведеної після пожежі. Що стосується шкоди біорізноманіттю, мікроорганізми ґрунту демонструють швидше відновлення, ніж уражена мезофауна.

У разі спалення рослинних залишків у грунті також досягаються високі температури поверхні. Ця практика, поширена в районах виробництва зернових, має переваги та недоліки, останні пов’язані зі зменшенням мікрофлори ґрунту та органічних речовин.

При лісовій пожежі температури можуть досягати від 600 до 1000 ° C, навіть досягаючи 1500 ° C, що породжує важливі наслідки для ґрунту, такі як втрата ґрунтової вологи, зниження електропровідності, зміни катіонообмінної здатності та циклів деякі елементи; втрата органічної речовини з ґрунту, що породжує дестабілізацію заповнювачів та їх подальший розпад; утворення водовідштовхувальних органічних речовин (гідрофобних) внаслідок модифікації певних мінералів, що призводить до того, що ґрунт не змочується при контакті з водою, сприяючи її ерозії; втрата поживних речовин, таких як азот (N) і фосфор (P), які випаровуються при 200 ° C; калій (K) і кальцій (Ca) роблять це при 500 ° C; окислення таких металевих елементів, як кальцій (Ca), калій (K) та магній (Mg), які стають більш розчинними, створюючи можливість їх втрати в результаті інфільтрації або стоку після дощу, зменшуючи родючість; загибель організмів через перевищення температури та зниження біологічної активності, негативно впливаючи на біогеохімічні цикли деяких елементів грунту.

Зміни властивостей ґрунту

Після пожежі властивості ґрунту значно погіршуються, оскільки органічна речовина швидко спалюється, що спричинює погіршення структури, втрату поживних речовин, зменшення розміру мікробної біомаси та каталітичних можливостей ґрунту. З іншого боку, вогонь діє як прискорювач мінералізації, миттєво виділяючи поживні речовини, на відміну від природних процесів розкладання, що може тривати роками. Вплив пожеж на різні хімічні, фізичні та мікробіологічні властивості ґрунту представлено нижче:

Органічний матеріал:

Органічна речовина відіграє ключову роль у фізичних, хімічних та біологічних властивостях ґрунту, сприяючи загальній продуктивності системи. У лісових ґрунтах органічна речовина концентрується на поверхні і складається з шару підстилки, частково розкладених та сильно злеглих рослинних залишків, перегною та деревного вугілля або обвугленої деревини, змішаних у мінеральній грунті. Органічна речовина - це резервуар різних поживних речовин, джерело більшості доступного фосфору (P), сірки (S) і практично всього доступного азоту (N). Він забезпечує хімічно активні місця обміну катіонів і дозволяє утворювати та підтримувати агрегати, що покращує структуру ґрунту шляхом створення макропор, поліпшення аерації та інфільтрації грунту. Крім того, він постачає сполуки вуглецю (С), які служать джерелом енергії для ґрунтових мікроорганізмів. Обидві функції є важливими для підтримання харчових якостей та здатності грунту зберігати вологу.

При виникненні пожежі органічна речовина в ґрунті зазнає фізичних та хімічних перетворень під час її згоряння. Коли вона досягає 100 ° C, вільна вода випаровується. Між 130 ° C і 190 ° C лігнін та геміцелюлоза починають руйнуватися. При температурі нижче 200 ° C реакції ендотермічні, тобто вони потребують поглинання тепла.

При 200 ° C розкладання лігніну та геміцелюлози стає швидким, а при 280 ° C целюлоза піддається хімічному зневодненню. При цій температурі втрачено близько 35% загальної ваги органічної речовини ґрунту. При температурах вище 280 ° С відбуваються екзотермічні реакції, тобто реакції, що виробляють тепло, запалюючи органічні речовини в ґрунті. При 500 ° C до 600 ° C відбувається яскраве горіння, потім утворюється полум'я і температура піднімається з 800 ° C до 1500 ° C. Вище 1000 ° C споживається вуглець (C) і виробляється вуглець.

Поживні речовини ґрунту

У звичайних температурних умовах мікроорганізми розщеплюють органічні речовини і повільно виділяють поживні речовини в грунт. При пожежі поживні речовини, що зберігаються у паливі та органічних речовинах, включаючи мікробну біомасу, зазнають незворотних змін під час горіння. Однак кожна поживна речовина має свою порогову температуру, при якій вона випаровується. Таким чином є чутливі, помірно чутливі та відносно нечутливі поживні речовини.

N і S вважаються чутливими, оскільки вони мають низькі пороги, які коливаються в межах від 200 ° до 375 ° C; калій (К) і Р помірно чутливі, з порогом 774 ° С; і Mg, Ca та Mn відносно нечутливі, з порогами 1,107 ° C, 1 484 ° C та 1,962 ° C відповідно. Оскільки порогові температури для N, P, K і S нижчі, ніж температура горіння деревних палив (1100 ° C), ці поживні речовини частково або повністю втрачаються в результаті випаровування з органічних речовин під час горіння.

Концентрації N-NH4 після пожежі залежать від його інтенсивності та тривалості. Отже, якщо утворюється температура надзвичайно висока, ймовірно, що більша частина азоту в ґрунті буде випаровуватися, особливо та, що знаходиться на поверхні ґрунту, лише невеликі кількості рухаються вглиб. На відміну від цього, при низькому рівні потепління вміст N-NH4 концентрується в золі та підстилаючому ґрунті. Здається, фосфор не рухається в ґрунтовому профілі так легко, як N, тому його вміст концентрується в золі та на поверхні.

Фізичні властивості грунту

Вплив пожеж на фізичні властивості ґрунту змінюється залежно від типу властивості. Наприклад, на структуру ґрунту, поровий простір або агрегати, які залежать від органічних речовин, сильно впливає тепло. Однак вміст глини впливає лише на безпосередній поверхні ґрунту, якщо вогонь дуже сильний.

Ще одна властивість, на яку впливає, - це водовідштовхування - властивість, що регулює гідрологію ґрунту через інфільтрацію. При пожежі більша частина органічної речовини та мінеральної ґрунту поверхневого шару випаровується, однак невелика кількість органічної речовини рухається вглиб і конденсується, утворюючи водовідштовхувальний шар, який запобігає проникненню.

Структура ґрунту впливає на ступінь водовідштовхування, спричиненого теплом, тому піщані ґрунти сприйнятливіші за глинисті, хоча тип глини також має важливий вплив. Після пожежі утворення водовідштовхувальних шарів та втрата рослинного покриву збільшують поверхневий стік та ерозію.

Біологічні властивості

Грунтові організми дуже сприйнятливі до абіотичного стресу, включаючи вогонь, що було продемонстровано при кількісному зменшенні мікробного вуглецю та азоту, спричиненому теплом та часом впливу температур вище 70 ° C. Вогонь впливає на мікробну біомасу не тільки кількісно, ​​але і в її різноманітності, а отже, і внаслідок впливу на каталітичну здатність та кругообіг поживних речовин у ґрунті.

Мікробні групи відрізняються чутливістю до температури. Наприклад, нітрифікуючі бактерії дуже чутливі до температури ґрунту, а популяції активних мікроорганізмів у вологих ґрунтах більш чутливі, ніж ті, що неактивні в сухих ґрунтах. Ектомікоризи також особливо чутливі до нагрівання ґрунту, спричиняючи зменшення популяцій та впливаючи на тривалу продуктивність.

Експерти очікують нормального врожаю слив та волоських горіхів, незважаючи на явище Ель-Ніньо

Дослідження Austral University of Chile (2009) в регіоні Лос-Ріос вказує на те, що випалювання стерні має вкрай негативний вплив на біохімічні цикли ґрунту та вироблення ферментів.

Післяпожежна обробка

Важливо вжити адекватних заходів для відновлення ґрунту та екосистеми, що постраждала від пожежі. Органічні речовини повинні бути відновлені якомога швидше, тому повторне включення рослинного матеріалу допоможе знову утворити шари органічної речовини в грунті.

Через великі втрати азоту внаслідок випаровування ключовим є включення джерел азоту, таких як органічні речовини, фіксація атмосферного N2 ґрунтом та кореневими мікроорганізмами, мінеральне чи органічне підживлення.

Деякі дослідження вказують на те, що більше третини здатності N-зв'язувати деякі лісові ґрунти можуть забезпечуватися мікроорганізмами, відповідальними за розкладання деревини на поверхні та в грунтовому профілі, саме тому управління деревними залишками може бути важливим фактор, який слід враховувати для відновлення ґрунтів, постраждалих від пожеж.

Висновки

Вогонь суттєво впливає на властивості ґрунтів. Практика спалення стерні дуже негативно впливає на біохімічні цикли ґрунту та вироблення ферментів.

Пожежі різко впливають на кругообіг поживних речовин та фізичні, хімічні та біологічні властивості верхнього шару ґрунту. Такі елементи, як C, N, S і P, можуть втрачатися при випалюванні під час згоряння підстилки, рослинних залишків та органічної речовини ґрунту.

Після пожежі поповнення азоту в ґрунт має важливе значення через його важливу роль в екосистемах. Використання азотфіксуючих організмів та управління деревними залишками може бути великою підмогою для відновлення уражених ґрунтів.

Оскільки пожежі можуть суттєво вплинути на кругообіг поживних речовин та властивостей ґрунту, було б надзвичайно важливим сприяти науково-дослідним програмам з їх реабілітації, щоб пом'якшити наслідки та досягти екологічного відновлення.

Написали: Марія Кароліна Ореллана (MGTA), Марія Мерседес Мартінес (PhD) та Родріго Ортега (PhD).