Small variations in soil propierties control fire-induced water repellency

Abstract

Fire induced soil water repellency (WR) is controlled by many different factors (temperature reached, amount and type of fuel, etc.). Soil properties may determine the occurrence and intensity of this property in burned soils. The objectives of this paper are to make advances in the study of soil properties as key factors controlling the behaviour of fire-induced WR, and to study the impact of pre-fire SOM content and SOM quality in fire-induced soil WR. In this research, experimental laboratory burnings were carried out using soil samples from different sites with different lithologies, soil types and plant species. Soil samples from the same site differ only in quantity and quality of soil organic matter, as they were collected from under different plant species. All soil samples were heated in a muffle furnace at 200, 250, 300 and 350 ºC without the addition of any fuel load. WR was measured using the water drop penetration time test (WDPT). The results showed significant differences between soil types and plant species, indicating that small differences in soil properties may act as key factors controlling the development and persistence of WR reached, with burned soil samples ranging from wettable to extremely water repellent. The main soil property controlling the response was texture, specifically sand content. The quality of organic matter was also observed to have an effect, since soil samples from the same site with similar organic matter contents, but collected from beneath different plant species, showed different WR values after burning

La repelencia al agua (WR) inducida por el fuego es una propiedad controlada por muchos factores diferentes (temperaturas alcanzadas, cantidad y tipo de combustible, etc.). Algunas propiedades del suelo pueden determinar la presencia y la intensidad de esta propiedad en los suelos quemados. Los objetivos principales son: avanzar en el estudio de la influencia de algunas propiedades clave en el control del comportamiento de la WR en suelos quemados, así como estudiar la influencia de la cantidad y la calidad de la materia orgánica del suelo en su desarrollo cuando es afectada por el calentamiento. En éste estudio, hemos realizado quemas controladas en laboratorio utilizando muestras de suelo de diferentes sitios con litologías y tipos de suelos diferentes y recogidas bajo distintas especies vegetales. Las muestras recogidas en diferentes sitios difieren en algunas propiedades del suelo, mientras que las muestras de suelo tomadas del mismo sitio sólo se diferencian en la cantidad y la calidad de la materia orgánica del suelo, ya que se recogieron bajo distintas especies de plantas. Todas las muestras de suelo se calentaron en horno de mufla a 200, 250, 300 y 350 ºC. La repelencia al agua se midió mediante el test del tiempo de penetración de la gota de agua (WDPT). Los resultados mostraron diferencias significativas entre los tipos de suelos y especies vegetales, y se comprobó que pequeñas diferencias en algunas propiedades del suelo pueden actuar como factores clave controlando el desarrollo y persistencia de la repelencia al agua, con muestras de suelo quemadas que variaban entre hidrofílicas a extremadamente repelentes al agua. La propiedad que principalmente controló el comportamiento de la repelencia al calentamiento fue la textura y más concretamente el contenido de arena. Por otro lado se observó que la calidad de la materia orgánica también afecta, ya que muestras de suelo de mismo sitio y con contenido de materia orgánica similar, pero tomadas bajo diferentes especies vegetales mostraron valores muy diferentes de repelencia al agua tras la quema.