Inflamabilidad de especies vegetales del ecosistema de pinares

ARTÍCULO ORIGINAL
Revista Científico estudiantil Ciencias Forestales y ambientales.
Noviembre 2016 - marzo 2017; 2(1):68-81

Inflamabilidad de especies vegetales del ecosistema de pinares

Flammability of plant species of pine ecosystem

Fernando Jaime Mesa

Estudiante de Ingeniería Forestal Quinto Año. Universidad de Pinar del Río "Hnos Saíz Montes de Oca". Cuba.

Recibido: 15 de octubre de 2014.
Aprobado:
22 de diciembre de 2014.

 


RESUMEN

Los incendios han sido reconocidos como una de las principales causas que provocan la pérdida de los bosques, ecosistemas terrestres de gran importancia, no solo para el hombre sino también para otros seres vivos que dependen de ellos para su subsistencia. Precisamente son los combustibles uno de los elementos que integran tanto el triángulo de la combustión como el de la propagación, por esto estudiar sus características es de gran importancia, siendo una de ellas la inflamabilidad. En Cuba no existen hasta la actualidad estudios sobre inflamabilidad de especies vegetales, los cuales podrían contribuir al perfeccionamiento de las actividades básicas de manejo del fuego, pues brindan la posibilidad de definir zonas con diferente riesgo, lo que puede variar, para algunas especies, durante el año. En correspondencia con lo anterior el objetivo general de este trabajo fue evaluar la distribución anual de la inflamabilidad de algunas especies vegetales del ecosistema de pinares. Las muestras fueron colectadas todos los meses durante el periodo noviembre 2010 octubre 2011 entre las 10:15 y las 11:15 horas. Para la determinación del grado de inflamabilidad de los combustibles, se utilizó el método descrito por Elvira y Hernando (1989) y Hernando (2000 y 2009). Entre otros resultados puede mencionarse que los menores tiempos de inflamación promedio que se obtuvieron se corresponden con el período noviembre febrero, siendo la especie con menor valor promedio para esta variable durante el año la Clidemiahirta. El mayor valor promedio se obtuvo para el caso de la Rondeletiacorreifolia.

Palabras clave: Inflamabilidad;Incendios forestales,Material combustible.


ABSTRACT

The fires have been acknowledged like one of the principal causes that the loss of the forests, terrestrial ecosystems of great importance provoke, you did not sole for the man but also for another living beings that depend on them for his subsistence. Precisely they are I join the fuels of the elements that they integrate so much the triangle of the combustion like the one belonging to propagation, for this reason going into his characteristics is of great importance, being an one belonging to them inflammability. Studies on inflammability of vegetable sorts, which do not exist to the present time in Cuba they would be able to contribute of the basic activities of handling of the fire, because they offer the possibility to circumscribe zones with different risk, what you can vary, for some sorts, during the year to the perfecting. The general objective of this work was to evaluate the yearly distribution of the inflammability of some vegetable sorts of the ecosystem of pine groves in mail with the above. Signs were collected every month during the period November 2010 between the 10:15 and the 11:15 hours October 2011. For the determination of the grade of inflammability of fuels, the method described by Elvira and Hernando (1989) and Hernando was utilized (2000 and 2009). Enter another results it can be mentioned that the minor times of average inflammation that were obtained correspond themselves with the period November February, being the sort with minor blended value for this variable during the year the Clidemiahirta. The bigger blended value got for the case correifolia from the Rondeletia itself.

Key words: Inflammability; Forestal fires; Combustible material.


 

INTRODUCCIÓN

Los incendios han sido reconocidos como una de las principales causas que provocan la pérdida de los bosques, ecosistemas terrestres de gran importancia, no solo para el hombre sino también para otros seres vivos que dependen de ellos para su subsistencia. El desarrollo de los mismos deja tras sí una estela de consecuencias negativas, que van desde la pérdida de disímiles especies de la flora, hasta la afectación de los representantes de la fauna que viven en ellos, y que tienden a ser desplazados de los lugares que habitan o en el peor de los escenarios mueren por las llamas o la inhalación del humo. A esto debemos agregar las pérdidas económicas que sufre el hombre, las cuales están relacionadas con las especies forestales que se dañan y con los variados, y en ocasiones cuantiosos recursos, que deben emplearse para la extinción del fuego.

Según Marino et al. (2010), estudios de inflamabilidad con una fuente de ignición han sido desarrollados en diferentes combustibles forestales, especialmente litera y pastos, ambos en condiciones de campo (Blackmarr 1972; Lin 1999; Tanskanen et al. 2005; Beverly y Wotton 2007) y estudios de laboratorio (Ferreira 1988; McAlpine y Wakimoto 1991; Ellis 2000; Guijarro et al. 2002; Pérez-Gorostiaga et al. 2002; Plucinski 2003; Satoh et al. 2003; Manzello et al. 2006; Jappiot et al. 2007; Plucinski y Anderson 2008). También diferentes estudios han sido llevados a cabo para evaluar la sostenibilidad de la ignición de suelos orgánicos (Frandsen 1987, 1997; Hartford 1989; Lawson et al. 1997; Miyanishi y Johnson 2002; Otway et al. 2007; Reardon et al. 2007).

Una investigación reciente de Curt et al. (2007) evaluó la inflamabilidad de los combustibles en diferentes tipos de vegetación, incluyendo un complejo de combustibles compuesto por litera, pastos y arbustos en un rodal de pino después de una limpia de arbustos.

Por su parte Marino et al. (2010) compararon el efecto de dos tratamientos mecánicos de combustibles sobre la inflamabilidad de combustibles muertos finos en comunidades de arbustos con bajos niveles de humedad de los combustibles.

En Cuba no existen hasta la actualidad estudios sobre inflamabilidad de especies vegetales, los cuales podrían contribuir al perfeccionamiento de las actividades básicas de manejo del fuego, pues brindan la posibilidad de definir zonas con diferentes niveles de riesgo, lo que puede variar, para algunas especies, durante el año.

En correspondencia con lo anterior el problema científico que plantea esta investigación es: ¿Cambia a través de los meses el grado de inflamabilidad de las especies vegetales en el ecosistema de pinares?, siendo la hipótesis la siguiente:

Evaluando la distribución anual de la inflamabilidad de las especies vegetales del ecosistema de pinar será posible definir los meses en los cuales el mayor porcentaje de las mismas presentan altos grados de inflamabilidad.

De acuerdo con lo anterior, el objetivo general de la investigación fue evaluar la distribución anual de la inflamabilidad de algunas especies vegetales del ecosistema de pinares, mientras que los objetivos específicos fueron:

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Caracterización del área de estudio

Las muestras para realizar los ensayos de inflamabilidad y determinar la humedad de las mismas en el momento del ensayo, fueron tomadas en el km 18 de la carretera a Viñales. Esta área pertenece a la Unidad Silvícola Viñales, Empresa Forestal Integral La Palma. La vegetación es de pinares naturales de Alturas de Pizarras la cual corresponde, según Samek y Del Risco (1989), a la asociación Querco - Pinetumcaribaeae, subasociaciónpinetosumtropicalis. El suelo corresponde según MINAGRI (1984) al tipo ferralítico cuarcítico amarilloso sobre esquistos o pizarras normales, clasificado por Hernández et al. (1999) como suelos alíticos. El clima según Köppen (1936) citado por Wadsworth (2000), es Aw (clima tropical con mes más frío con temperatura mayor de 18oC y una estación seca con, al menos, un mes con menos de 600 mm).

Toma de muestras

Las muestras fueron colectadas todos los meses durante el periodo noviembre 2010 octubre 2011 entre las 10:15 y las 11:15 horas. Durante esta actividad se midieron variables meteorológicas tales como temperatura del aire y humedad relativa. Un medidor meteorológico de bolsillo, Kestrel 3500, fue utilizado para estas operaciones.

La toma de muestras para los ensayos de inflamabilidad, siguiendo a Elvira y Hernando

(1989), consistió en cortar los extremos de las ramillas laterales y terminales en varios individuos que presentaban el mismo estado fenológico. De cada especie se llevaron al laboratorio unos 70 g de los cuales fueron utilizados 50 g para los ensayos. Se trabajó con ocho especies las cuales fueron seleccionadas considerando su presencia en el ecosistema y su participación en el comportamiento del fuego, esta última característica se basó en el criterio de especialistas en manejo del fuego. Las especies fueron las siguientes:

Las muestras para determinar la humedad consistieron en la colocación de 120 g en bolsas plásticas de cierre hermético para reducir las pérdidas de agua producidas durante el transporte al laboratorio y su posterior manipulación. Una vez en el laboratorio, las bolsas fueron colocadas en cámara húmeda a 5oC hasta el momento del ensayo. Las muestras se tomaron de las mismas plantas que se obtuvieron las que serían utilizadas para los ensayos de inflamabilidad siguiendo el mismo procedimiento descrito para ese fin.

Determinación de la inflamabilidad

Para la determinación del grado de inflamabilidad de los combustibles, de acuerdo a la definición de Delabraze y Valette (1977) citado por Hernando (2000), se utilizó el método descrito por Elvira y Hernando (1989) y Hernando (2000 y 2009). De acuerdo con Arnaldos et al. (2004), este ensayo consiste en someter sucesivamente 50 muestras de 1 ± 0,1 g a la acción de un foco calorífico de 500 W de potencia (7 W.cm-2), colocándolas directamente sobre la superficie radiante. A medida que avanza la descomposición térmica de la muestra se irán desprendiendo, juntamente con el agua, gases combustibles. Cuando la mezcla de gases con el aire llega al límite inferior de inflamabilidad, se produce la inflamación de la muestra por contacto con la llama del bunsen o mechero de gas.

La figura 1 muestra el montaje del ensayo de inflamabilidad. Se observa el epirradiador, instrumento utilizado como fuente de calor normalizada (Norma UNE-23-721). La llama piloto, que se observa en el montaje experimental, origina en su caso la inflamación de la mezcla aire-gases producto a la descomposición térmica del vegetal, pero no interviene en la gasificación.

Los parámetros de la inflamabilidad considerados fueron:

De acuerdo con los valores de Ti y Ni se clasificaron las especies según la clasificación de inflamabilidad definida por Valette (1986) citado por Elvira y Hernando (1989) y por Hernando (2000), según se muestra en la Tabla 1. Los tiempos de inflamación, duración de las llamas y de la combustión se midieron con un cronómetro.

En algunas especies se producían varias inflamaciones sucesivas. En estos casos, cuando el tiempo de duración de la llama de la primera era igual o superior a 10 s, se tomó como tiempo de inflamación el de esa primera inflamación. Cuando el tiempo de duración de la llama originada en la primera inflamación era menor a 10 s, se tomó como tiempo de inflamación, el medido al producirse la segunda inflamación, es decir, se despreciaba la primera inflamación.

Determinación de la humedad de los vegetales

La humedad de los vegetales, en el momento del ensayo de inflamabilidad, es un dato de extraordinaria importancia para la interpretación de resultados, y se determina como la media aritmética de la obtenida por medio del secado en estufa. Con este fin fueron utilizadas dos muestras de 50 g de cada especie. Las muestras permanecían 24 horas en la estufa a 80oC. A partir de este tiempo se pesaban y se volvían a colocar en la estufa 2 horas al término de las cuales se volvía a pesar. Esto se repetía hasta obtener peso constante. Una vez obtenido el peso seco de ambas muestras se determinó la humedad por la ecuación 1:

Donde Hm es la humedad del material combustible en %, Ph el peso húmedo en gramos, y Ps el peso seco en gramos.

Tratamiento estadístico

A través de un análisis de varianza factorial se estudió el efecto que sobre el tiempo medio de inflamación tienen los factores o fuentes de variación siguientes:

  1. Forma 1: aovada o elíptica (B. virgata, B. crassifolia, C. hirta, R. correifolia)
  2. Forma 2: filiforme (A. erecta)
  3. Forma 3: acicular (P. caribaea)
  4. Forma 4: lanceolada (M. apetala)
  5. Forma 5: irregular (O. wrightiana)
  1. Estrato 1: herbáceas (A. erecta, O. wrightiana)
  2. Estrato 2: arbustivas (B. virgata, B. crassifolia, C. hirta, R. correifolia)
  3. Estrato 3: arbóreas (P. caribaea, M. apetala)

También se analizó para cada especie la distribución anual de las variables tiempo de inflamación, duración de las llamas y duración de la combustión. Se verificó la existencia o no de diferencia significativa entre los valores medios obtenidos para cada especie cada mes y entre los valores medios obtenidos para cada especie durante el año. La normalidad de las variables se comprobó con la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov. Según fue el resultado un análisis de varianza o la prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis fueron aplicados. Las pruebas de Duncan o U de Mann-Whitney fueron utilizada para verificar las diferencias entre meses y especies.

El coeficiente de correlación entre las tres variables anteriores y entre ellas y el contenido de humedad de las muestras en el momento de los ensayos, fue determinado. En el primer caso se utilizaron los valores medios obtenidos para cadauna de las ocho especies cada mes del año. Como no todas las variables siguieron una distribución normal, se determinó el coeficiente de correlación no paramétrico de Spearman, considerando una probabilidad de significación del 5 %.

Además, a través de un análisis de conglomerados jerárquico se clasificaron las especies considerando la inflamabilidad mostrada por cada una de ellas durante los distintos meses del año. El agrupamiento se basó en la distancia euclídea y se utilizó el método de Ward.

Para realizar los diferentes análisis se utilizó el Microsoft Excel y el sistema estadístico SPSS v.15.

 

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

Inflamabilidad de las especies estudiadas

Ensayos positivos

La distribución anual del porcentaje de ensayos de inflamabilidad positivos se muestra en la Tabla 2. Se observa que en el caso de las especies P. caribaea, B. crassifolia, C. hirta y A. erecta, el 100 % de los ensayos fueron positivos todos los meses del año. La especie con menos ensayos positivos registrados fue la R. correifolia, seguida de la especie O. wrightiana. En la Tabla se observa también que durante los meses enero, febrero, agosto, noviembre y diciembre, todos los ensayos fueron positivos para las ocho especies.

Tiempo de inflamación

La distribución anual del tiempo de inflamación obtenido para cada especie se muestra en la Tabla 3. En general los menores tiempos de inflamación promedio se obtuvieron para el periodo noviembre febrero, siendo la especie con menor valor promedio para esta variable durante el año C. hirta. El mayor valor promedio se obtuvo para R. correifolia.

La variable tiempo medio anual de inflamación, según la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, se ajustó a la distribución normal (p=0,110). El análisis de varianza factorial permitió establecer que los factores: forma de la muestra (p=0,062), meses (p=0,146) y estratos (p=0,447), no ejercieron influencia sobre el tiempo de inflamación, no ocurriendo lo mismo en el caso de las especies (p=0,000).

En el caso de la variable tiempo medio mensual de inflamación para cada especie, según lo que propone la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, no se ajustó a la distribución normal, obteniéndose valores de p=0,003 para P. caribaeay 0,000 para el resto de las especies. La prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis demostró la existencia de diferencia significativa entre los valores medios mensuales de estas variables para cada una de las ocho especies. En todos los casos el valor de p fue 0,000. Las diferencias entre los meses, obtenidas por la prueba U de Mann-Whitney, se muestran en la Tabla 3.

Duración de las llamas

En la Tabla 4 se muestra la distribución anual de la duración de las llamas durante los ensayos. Se observa que el menor valor medio se obtuvo para A. erecta y el mayor para P. caribaea.

La variable tiempo medio anual de la duración de las llamas, según la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, se ajustó a la distribución normal (p=0,408). El análisis de varianza factorial permitió establecer que los factores forma de la muestra (p=0,000), estratos (p=0,000) y especies (p=0,000) ejercieron influencia sobre la duración de las llamas. No ejercieron influencia sobre esta variable los meses (p=0,261).

Los valores medios de la variable duración de las llamas para cada especie, según la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, se ajustó a la distribución normal en el caso de las especies M. apétala (p=0,202); C. hirta (p=0,143) y R. correifolia (p=0,063). El resto de las especies no se ajustaron a esta distribución obteniéndose valores de p=0,039; 0,007; 0,000; 0,037 y 0,001 para P. caribaea, B. virgata, B. crassifolia, O. wrightiana y A. erecta respectivamente. A través del análisis de varianza o de la prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis se obtuvieron valores de p=0,000 en todos los casos demostrándose la existencia de diferencia significativa entre los valores medios mensuales de esta variable para cada una de las ocho especies. Los resultados de las pruebas de Duncan y U de Mann-Whitney, se muestran en la Tabla 4.

Duración de la combustión

De acuerdo con la Tabla 5, en la que se muestra la distribución anual de la duración de la combustión, se observa que la especie que mostró el valor promedio más bajo fue la A. erecta, mientras que el mayor valor fue obtenido para R. correifolia.

La variable tiempo medio anual de la duración de la combustión, según la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, no se ajustó a la distribución normal (p=0,026). La prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis permitió establecer que los factores forma de la muestra (p=0,000), estratos (p=0,000) y especies (p=0,000) ejercieron influencia sobre la duración de la combustión. No ejercieron influencia sobre esta variable los meses (p=0,995).

Los valores medios de la variable duración de la combustión para cada especie, según la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov, se ajustó a la distribución normal en el caso de las especies P. caribaea (p=0,131) y M. apétala (p=0,432). El resto de las especies no se ajustaron a esta distribución obteniéndose valores de p=0,030; 0,000; 0,037; 0,000; 0,004 y 0,000 para B. virgata, B. crassifolia, C. hirta, R. correifolia, O. wrightiana y A. erecta respectivamente. A través del análisis de varianza o de la prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis se obtuvieron valores de p=0,000 en todos los casos demostrándose la existencia de diferencia significativa entre los valores medios mensuales de esta variable para cada una de las ocho especies. Los resultados de las pruebas de Duncan y U de Mann-Whitney, se muestran en la Tabla 5.

Análisis de los valores medios anuales de las variables tiempo de inflamación, duración de las llamas y duración de la combustión

Los valores medios anuales de las variables tiempo de inflamación, duración de las llamas y duración de la combustión obtenidos para cada especie se muestran en la Tabla 6. Los resultados de las pruebas de Duncan y U de Mann-Whitney, se muestran también en esta Tabla.

Humedad de las muestras

La distribución anual de la humedad de las muestras sometidas a los ensayos se muestra en la Tabla 7. De acuerdo con estos resultados, el mayor valor promedio de humedad lo presentó la especie R. correifolia.

Las variables Ti, Dll y contenido de humedad de las muestras se ajustaron a la distribución normal con p=0,110; 0,408 y 0,812 respectivamente. La variable Dc no se ajustó a esa distribución (p=0,026). El coeficiente de correlación no paramétrico de Spearman, considerando una probabilidad de significación del 5 %, entre las variables Ti, Dll y Dc y entre ellas y el contenido de humedad de las muestras en el momento de los ensayos, se muestra en la Tabla 8. Se observa que no existe correlación entre las variables Ti y Dc. No obstante, en el resto de los casos las correlaciones entre las variables son muy bajas.

Distribución anual de la inflamabilidad

La distribución anual de la inflamabilidad de las ocho especies estudiadas se muestra en la Tabla 9. Se puede observar que las especies B. crassifolia y C. hirta son extremadamente inflamables todo el año, mientras que M. apetala y B. virgata lo son casi todo el año. También se observa que P. caribaea, O. wrightiana y A. erecta son muy o extremadamente inflamables todo el año. R. correifolia por su parte, es moderadamente inflamable casi todo el año. En correspondencia con esto en el análisis de conglomerados que muestra la figura 2 se observan tres grupos bien diferenciados.

Primero están B. crassifolia y C. hirta, similares a una distancia pequeña, después hay un segundo grupo que incluye al resto de las especies excepto R. correifolia que es diferente y forma el tercer grupo. Elvira y Hernando (1989) realizaron un estudio similar con especies vegetales del mediterráneo encontrando que unas eran muy inflamables durante casi todo el año, otras muy inflamables durante el verano, mientras que otras eran medianamente inflamables o poco inflamables.

 

CONCLUSIONES

Los menores tiempos de inflamación promedio que se obtuvieron se corresponden con el período noviembre febrero, siendo la especie con menor valor promedio para esta variable durante el año la C. hirta. El mayor valor promedio se obtuvo para el caso de la R. correifolia.

El menor valor medio de duración de las llamas durante los ensayos de inflamabilidad se obtuvo para la A. erecta y el mayor para el P. caribaea. Lo mismo ocurrió en el caso de la duración de la combustión.

Las especies B. crassifolia y C. hirta son extremadamente inflamables todo el año, mientras que M. apetala y B. virgata lo son casi todo el año. Por otra parte las especies P. caribaea, O. wrightiana y A. erecta son muy o extremadamente inflamables todo el año, mientras que la R. correifolia, es moderadamente inflamable casi todo el año.

RECOMENDACIONES

Que estos resultados se tomen en cuenta por los especialistas del Cuerpo de Guardabosques y por las Empresas Forestales con el fin de realizar actividades de prevención de incendios acordes a las condiciones de inflamabilidad de las especies vegetales estudiadas.

Motivar a estudiantes y profesores de la carrera a realizar estudios de inflamabilidad en otros ecosistemas forestales, debido a la importancia que estos poseen para las actividades de manejo del fuego.

Introducir los resultados obtenidos en la asignatura Manejo de Fuego y en los cursos de postgrado.

Utilizar este material como fuente bibliográfica de consulta para estudiantes de la carrera y para profesionales interesados en la materia tratada.

 

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Fernando Jaime Mesa. Estudiante de Ingeniería Forestal Quinto Año. Universidad de Pinar del Río "Hnos Saíz Montes de Oca". Cuba.