Magazin a mezőgazdaság és a mező hírével

termelékenységet

Következő cikk
Az INIA bemutatta a cseresznye új fajtáinak kifejlesztésére irányuló program előrehaladását

2017 nyarán közel 600 000 hektár égett Chilében az erdőtüzek következtében, amelyek az ország V – X régióit érintették, a VI és VII régióra koncentrálva. Ez az érték hatszorosa volt a mindenkori csúcsoknak, és szakértők szerint három kulcsfontosságú éghajlati tényező kombinációja miatt következett be: magas hőmérséklet, alacsony relatív páratartalom és szél jelenléte.

Ezek az események a gazdasági és társadalmi hatások mellett súlyos környezeti változásokat okoztak, például a vízforrások áramlásának csökkenését és a biodiverzitás csökkenését. Ezen tűzesetek túlnyomó többsége emberi tevékenységből ered, gondatlanság, égető gyakorlatok (dörzsölés) vagy szándékosság miatt (CONAF, 2018).

A tűz talajra gyakorolt ​​hatása annak intenzitásától függ, amely befolyásolja a talaj hőmérsékletét különböző mélységekben. Ezt több olyan tanulmány is bizonyítja, amelyek során megállapították, hogy az erdei maradványok talajra gyakorolt ​​hatásai szűk összefüggésük miatt a tűz esetén intenzíven befolyásolják a részben lebomló szerves anyagokat és a humusz frakcióját, valamint a rendelkezésre álló nitrogént. szerves anyagokkal. A P- és K-tartalom csak az első néhány centiméterben mutat változásokat, de a talaj mélyebb rétegeiben nem befolyásolja őket. A Ca és Mg a talaj hamutartalmának az égés következtében növekszik, csakúgy, mint a talaj pH-ja. A tűz intenzitása meghatározza a talaj fizikai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatást is, ami a hely éghajlati jellemzőitől vagy a tűz után végzett talajtisztítási gyakorlattól függően vízeróziót eredményez. Ami a biodiverzitás károsodását illeti, a talaj mikroorganizmusai gyorsabban gyógyulnak, mint az érintett mezofauna.

A növényi maradványok elégetése esetén a talajban is magas felületi hőmérsékletet érnek el. Ennek a gabonatermő területeken elterjedt gyakorlatnak vannak előnyei és hátrányai, utóbbiak a talaj mikroflóra és szerves anyagok redukciójához kapcsolódnak.

Erdőtűz esetén a hőmérséklet elérheti a 600 és 1000 ° C közötti, akár az 1500 ° C-ot is, ami fontos hatásokat okoz a talajban, például a talaj nedvességének csökkenését, az elektromos vezetőképesség csökkenését, a kationcserélő képesség és a ciklusok változását. néhány elem; a szerves anyagok elvesztése a talajból, ami az aggregátumok destabilizálódását és későbbi szétesését eredményezi; víztaszító szerves anyagok képződése (hidrofób) bizonyos ásványi anyagok módosulása miatt, ami miatt a talaj nem nedvesedik a vízzel érintkezve, elősegítve annak erózióját; tápanyagok, például nitrogén (N) és foszfor (P) elvesztése, amelyek 200 ° C-on elpárolognak; a kálium (K) és a kalcium (Ca) 500 ° C-on; a fémes elemek, például a kalcium (Ca), a kálium (K) és a magnézium (Mg) oxidációja, amelyek oldhatóbbá válnak, lehetőséget teremtve arra, hogy eső után beszivárgás vagy lefolyás útján elveszítsék őket, csökkentve a termékenységi talajt; az organizmusok meghaladása a túlzott hőmérséklet miatt és a biológiai aktivitás csökkenése, negatívan befolyásolva egyes talajelemek biogeokémiai ciklusait.

A talaj tulajdonságainak változásai

Tűz után a talaj tulajdonságai jelentősen romlanak, mivel a szerves anyagok gyorsan megégnek, ami a szerkezet romlását, a tápanyagok elvesztését, a mikrobiális biomassza méretének és a talaj katalitikus kapacitásának csökkenését okozza. Másrészt a tűz mineralizációt gyorsító szerként működik, és a tápanyagok azonnal felszabadulnak, ellentétben a természetes bomlási folyamatokkal, amelyek évekig eltarthatnak. Az alábbiakban bemutatjuk a tűz hatását a talaj különböző kémiai, fizikai és mikrobiológiai tulajdonságaira:

Organikus anyag:

A szerves anyag kulcsfontosságú szerepet játszik a talaj fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságaiban, hozzájárulva a rendszer általános termelékenységéhez. Az erdei talajokban a szerves anyagok a felszínre koncentrálódnak, és az ásványi talajba kevert alomrétegből, részben lebomlott és erősen ligifikált növényi maradványokból, humuszból és szénből vagy elszenesedett fából állnak. A szerves anyag a különböző tápanyagok tározója, a rendelkezésre álló foszfor (P), kén (S) és gyakorlatilag az összes rendelkezésre álló nitrogén (N) forrása. Kémiailag aktív kationcserélőhelyeket biztosít, és lehetővé teszi az aggregátumok képződését és fenntartását, ami makropórusok létrehozásával, a talaj levegőztetésének és beszivárgásának javításával javítja a talaj szerkezetét. Ezenkívül szén (C) vegyületeket szolgáltat, amelyek energiaforrásként szolgálnak a talaj mikroorganizmusai számára. Mindkét funkció elengedhetetlen a talaj tápanyagminőségének és nedvességmegtartó képességének fenntartásához.

Tűz esetén a talajban lévő szerves anyagok égése során fizikai és kémiai átalakulásokon mennek keresztül. 100 ° C-os hőmérséklet elérésekor a szabad víz elpárolog. 130 ° C és 190 ° C között a lignin és a hemicellulóz bomlani kezd. 200 ° C alatti hőmérsékleten a reakciók endotermek, vagyis hőelnyelésre van szükségük.

200 ° C-on a lignin és a hemicellulóz bomlása gyorsá válik, és 280 ° C-on a cellulóz kémiai dehidratáción megy keresztül. Ezen a hőmérsékleten a talaj szerves anyagának teljes tömegének körülbelül 35% -a elveszett. 280 ° C-nál magasabb hőmérsékleten exoterm reakciók lépnek fel, vagyis olyan reakciók, amelyek hőt termelnek, és meggyújtják a talaj szerves anyagát. 500 ° C és 600 ° C közötti hőmérsékleten erős égés következik be, ezután a láng keletkezik, és a hőmérséklet 800 ° C-ról 1500 ° C-ra emelkedik. 1000 ° C felett szén (C) fogy és szén keletkezik.

A talaj tápanyagai

Normál hőmérsékleti körülmények között a mikroorganizmusok lebontják a szerves anyagokat, és lassan szabadítják fel a tápanyagokat a talajba. Tűz esetén az üzemanyagokban és a szerves anyagokban tárolt tápanyagok, beleértve a mikrobiális biomasszát is, az égés során visszafordíthatatlan változásokon mennek keresztül. Minden tápanyagnak azonban megvan a küszöbértéke, amelyen elpárolog. Ily módon vannak érzékeny, közepesen érzékeny és viszonylag érzéketlen tápanyagok.

Az N és S érzékenynek tekinthető, mivel alacsony küszöbértékük 200 ° C és 375 ° C között van; a kálium (K) és P mérsékelten érzékeny, küszöbértékük 774 ° C; és Mg, Ca és Mn viszonylag érzéketlenek, küszöbértékük 1.107 ° C, 1.484 ° C és 1.962 ° C. Mivel az N, P, K és S küszöbhőmérséklete alacsonyabb, mint a fás tüzelőanyagok égési hőmérséklete (1100 ° C), ezek a tápanyagok részlegesen vagy teljesen elvesznek az égés során a szerves anyagokból történő elpárolgás hatására.

Az N-NH4 koncentrációja tűz után annak intenzitásától és időtartamától függ. Tehát, ha a keletkező hőmérséklet rendkívül magas, akkor valószínű, hogy a talajban lévő nitrogén mennyisége elpárolog, különösen a talaj felszínén található, és csak kis mennyiségek mozognak mélyen. Ezzel szemben alacsony melegedés esetén az N-NH4 tartalom koncentrálódik a hamu és az alatta lévő talajban. Úgy tűnik, hogy a foszfor a talajprofilban nem mozog olyan könnyen, mint az N, ezért tartalma a hamu és a felszínen koncentrálódik.

A talaj fizikai tulajdonságai

A tűzesetek hatása a talaj fizikai tulajdonságaira a tulajdonság típusától függően változik. Például a talaj szerkezetét, a pórustér vagy az aggregátumok, amelyek a szerves anyagtól függenek, nagyban befolyásolja a hő. Az agyagtartalom azonban a közvetlen talajfelszínen csak akkor változik, ha a tűz nagyon intenzív.

További érintett tulajdonság a víztaszító képesség, amely a talaj hidrológiáját beszivárgás útján szabályozza. Tűz esetén a felszíni réteg szerves anyagának és ásványi talajának nagy része elpárolog, azonban kis mennyiségű szerves anyag elmozdul mélységben és kondenzálódik, így víztaszító réteget hoz létre, ami megakadályozza a beszivárgást.

A talaj textúrája befolyásolja a hő okozta víztaszító képesség mértékét, ezért a homokos talaj érzékenyebb, mint az agyagos talaj, bár az agyag típusának is fontos hatása van. Tűz után a víztaszító rétegek képződése és a növénytakaró elvesztése fokozza a felszín lefolyását és az eróziót.

Biológiai tulajdonságok

A talaj organizmusai nagyon érzékenyek az abiotikus stresszre, beleértve a tüzet is, ami a mikrobák szén- és nitrogénmennyiségének mennyiségi csökkenésében mutatkozott meg, amelyet a hő és a 70 ° C feletti hőmérsékletnek kitett idő okoz. A tűz nemcsak mennyiségileg, hanem sokféleségében is befolyásolja a mikrobiális biomasszát, következésképpen a talajban lévő tápanyagok katalitikus kapacitására és körforgására gyakorolt ​​hatásaival összefüggésben.

A mikrobiális csoportok hőmérséklet-érzékenységükben különböznek egymástól. Például a nitrifikáló baktériumok nagyon érzékenyek a talaj hőmérsékletére, és az aktív mikroorganizmusok nedves talajon lévő populációi érzékenyebbek, mint azok, amelyek inaktívak a száraz talajban. Az ektomikorrhizák szintén különösen érzékenyek a talaj hőjére, ami a populációk csökkenését okozza és befolyásolja a hosszú távú termelékenységet.

A szakértők normális szilva- és diótermésre számítanak az El Niño-jelenség ellenére

Az ausztrál Chilei Egyetem (2009) tanulmánya azt mutatja, hogy a tarlóégetés rendkívül negatív hatással van a talaj biokémiai ciklusaira és az enzimek termelésére.

Tűz utáni kezelés

A tűz által érintett talaj és ökoszisztéma helyreállításához elengedhetetlen a megfelelő intézkedések meghozatala. A szerves anyagokat a lehető leggyorsabban helyre kell állítani, így a növényi anyagok újbóli beépülése elősegíti a talajban a szerves anyag rétegek ismételt létrehozását.

Az elpárolgás miatti nagy nitrogénveszteségek miatt kulcsfontosságú az N-források, például szerves anyagok beépítése, a légköri N2 talaj- és gyökérmikroorganizmusok általi rögzítése, valamint az ásványi vagy szerves trágyázás.

Egyes tanulmányok azt mutatják, hogy egyes erdei talajok N-kötési képességének több mint egyharmadát a fa felszínén és a talajprofilban való lebomlásáért felelős mikroorganizmusok biztosíthatják, ezért a fás maradványok kezelése fontos lehet. a tűz által érintett talajok helyreállításához figyelembe veendő tényező.

Következtetések

A tűz jelentősen befolyásolja a talaj tulajdonságait. A tarlóégetési gyakorlatok rendkívül negatívan befolyásolják a talaj biokémiai ciklusait és az enzimtermelést.

A tüzek drasztikusan befolyásolják a tápanyagok körforgását, valamint a talajréteg fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait. Az alom, a növényi maradványok és a talaj szerves anyagának elégetése során az olyan elemek, mint a C, N, S és P elpárologhatnak.

Tűz után az N talajba való pótlása elengedhetetlen az ökoszisztémákban betöltött fontos szerepe miatt. A nitrogénmegkötő szervezetek használata és a fás maradványok kezelése nagy segítséget jelenthet az érintett talajok helyreállításában.

Mivel a tüzek drasztikusan befolyásolhatják a tápanyagok és a talaj tulajdonságainak körforgását, nagyon fontos lenne a rehabilitációs kutatási programok támogatása az okozott hatások enyhítése és az ökológiai helyreállítás érdekében.

Írta: María Carolina Orellana (MGTA), María Mercedes Martínez (PhD) és Rodrigo Ortega (PhD).