Los incendios provocan profundos cambios físicos, químicos y biológicos en el suelo, dependiendo de la intensidad, duración y humedad durante el evento. El fuego altera la estructura del suelo, destruye la materia orgánica, genera cenizas que modifican el pH y puede formar compuestos como el black carbon o sustancias hidrofóbicas. A nivel físico, degrada los agregados, disminuye la porosidad y crea capas impermeables. La pérdida de nutrientes, especialmente nitrógeno, y la modificación de la capacidad de intercambio catiónico afectan la fertilidad y dificultan la recuperación ecosistémica. Estos impactos son mayores cuanto más severo y recurrente es el incendio.

◼ Francisco Javier González Raya
◼ Antonio Jordán López

¿Qué ocurre cuando el suelo se quema?

El fuego es un agente más del paisaje en todo el planeta, pero especialmente en algunas de ellas como las de clima mediterráneo, tal como hemos visto en esta entrada. En las zonas donde los incendios son recurrentes, las propiedades del suelo están fuertemente condicionadas por el fuego.

Tronco de árbol carbonizado apenas en pie sobre suelo quemado tras un incendio forestal en el bosque mixto de hayas y pinos de Rax-Schneeberg, Austria, en 2021; el fuego superficial generó formas similares y carbono pirógeno que altera procesos biogeoquímicos del suelo.

Tronco muerto carbonizado tras un incendio en la región de Rax-Schneeberg (Austria). Gabriel Sigmund/Imaggeo.

Cuando se produce un incendio, el suelo experimenta transformaciones físicas, químicas y biológicas. Estos cambios dependen, entre otros factores, de la intensidad, duración y frecuencia del fuego. Se pueden distinguir impactos directos como la combustión de la materia orgánica y el aumento de la temperatura del suelo, e impactos indirectos, como la pérdida de vegetación, la reducción drástica del banco de semillas, la acumulación de cenizas, el incremento del riesgo de erosión o los cambios en la flora.

Ladera quemada tras un incendio forestal cerca de Ontinyent (Valencia)

Suelo quemado un mes después de un incendio cerca de Ontinyent (Valencia). Antonio Jordán/Imaggeo.

¿Dónde va el calor durante un incendio?

Lo primero que ocurre durante un incendio es la emisión de energía térmica. Como se ve en la siguiente imagen, entre el 10 y el 15% de la energía térmica se transmite al suelo, que es un mal conductor del calor, mientras que la mayor parte se pierde en la atmósfera. Del mismo modo, diferentes sustancias se emiten a la atmósfera en forma de humo.

Esquema explicativo de la distribución de la energía térmica y las emisiones durante un incendio. Se representa un foco de fuego desde el cual se liberan sustancias hacia dos direcciones: hacia la atmósfera y hacia el suelo. Hacia la atmósfera, se indica que se emite entre el 85 y el 90 % de la energía térmica junto con vapor de agua, dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO), otros gases, y partículas como cenizas y hollín. Estas emisiones ascienden en forma de columnas de humo. Hacia el suelo, se dirige entre el 10 y el 15 % de la energía térmica, mostrando la transferencia de calor al suelo. El esquema resalta visualmente esta bifurcación de energía y materiales contaminantes, subrayando su impacto tanto en la atmósfera como en el suelo.

Emisión de energía térmica y de sustancias a la atmósfera y al suelo durante un incendio.

Si la energía térmica que produce el fuego es alta, ese 10-15% que se transmite al suelo también puede llevar a que se alcancen temperaturas relativamente elevadas. Según sea la temperatura que se alcance, los efectos sobre las sustancias minerales y orgánicas del suelo pueden ser muy distintos. La siguiente tabla resume, de forma muy simplificada, los impactos más importantes de la temperatura en el suelo.

Tabla explicativa que resume los efectos de diversas temperaturas, desde los 50 °C hasta más de 1400 °C, alcanzadas durante un incendio, sobre los componentes minerales y la biomasa o materia orgánica del suelo. En la columna de componentes minerales se describen fenómenos como la deshidratación, la pérdida de agua estructural y el colapso y fusión de la estructura de minerales cristalinos, la transformación de óxidos metálicos y volatilización de elementos como el calcio y el potasio. En la columna dedicada a la biomasa y materia orgánica se indica la progresiva pérdida de compuestos orgánicos, incluyendo nitrógeno, fósforo y azufre orgánicos, la aparición de repelencia al agua del suelo, la generación de black carbón (hollín) y la destrucción de semillas, bacterias y hongos. La tabla organiza esta información en franjas de temperatura e identifica los procesos dominantes en cada intervalo, explicando cómo el aumento térmico modifica drásticamente la composición del suelo.

Impacto de la temperatura alcanzada durante un incendio sobre los componentes minerales y la biomasa o materia orgánica del suelo. A partir de varios autores.

No todos los fuegos arden igual

Intensidad, duración y consecuencias

Pero el fuego no actúa de manera uniforme. Según su intensidad (la cantidad de energía liberada), duración y la humedad del suelo, puede provocar efectos muy distintos. Cuando las temperaturas superan los 120 °C, muchos organismos del suelo mueren. Sin embargo, otros consiguen resistir o recuperarse con el tiempo (bien volando lejos, bien enterrándose más profundamente, bien protegiéndose mediante estructuras de resistencia). El daño puede ser directo, por la propia temperatura, o indirecto, por cambios en la estructura del suelo, la pérdida de vegetación y alimento o la modificación química del medio.

Un suelo con nervios de acero (térmico)

El suelo es un mal conductor del calor. Además, como es poroso y tiene cierta humedad, también presenta gran inercia térmica. Así que cuando se ve afectado por incendios de intensidad relativamente baja (y con "intensidad baja" me refiero a picos térmicos no muy elevados ni duraderos), los cambios químicos (como la deshidratación, la oxidación de los minerales o las transformaciones en la materia orgánica) y físicos (como la desestabilización de los agregados del suelo, del sistema poroso o la aparición de ceniza) ocurren apenas en los primeros 10 o 20 milímetros de profundidad.

Cambios físicos y químicos en los primeros centímetros de profundidad del suelo tras un incendio. Se distinguen varias capas: una capa superior de color anaranjado claro, correspondiente a material mineral alterado térmicamente; justo debajo, una franja negra que indica la presencia de carbón y materia orgánica calcinada; y una tercera capa de tonalidad más oscura y marrón, correspondiente al suelo no afectado. A la izquierda se utiliza un encendedor como referencia de escala. La imagen destaca las transformaciones visibles en estructura, color y composición química del suelo inducidas por el paso del fuego.

Cambios producidos en los primeros centímetros de suelo tras un incendio prescrito en Perth (Australia). Se aprecia la liberación de óxidos de hierro (color rojizo)y la combustión parcial de raíces (color oscuro) en los primeros centímetros. Inmediatamente debajo, apenas se aprecian cambios. Antonio Jordán/Imaggeo.

Del susto al desastre: cuando el fuego deja huella profunda

Los incendios de baja intensidad (que, como hemos dicho, no alcanzan temperaturas muy altas ni durante mucho tiempo) no eliminan gran parte de la vegetación y suelen tener un impacto limitado, afectando solo a las capas más superficiales del suelo. En cambio, los incendios más intensos, prolongados o recurrentes, que destruyen gran parte de la cubierta vegetal y alcanzan temperaturas elevadas, pueden provocar alteraciones profundas en el funcionamiento del suelo. En estos casos, la recuperación del suelo puede tardar muchos años o, incluso, los cambios pueden llegar a ser irreversibles.

nvestigadores realizando trabajo de campo en una zona de suelo quemado tras un incendio. En la imagen aparecen cuatro personas equipadas con ropa de trabajo; una de ellas está agachada recogiendo una muestra de suelo con una pala, mientras otra sostiene una herramienta de medición o extracción. El terreno muestra signos evidentes de carbonización, con cenizas y vegetación quemada. Al fondo se observan restos de árboles calcinados. La escena resalta la labor científica en la evaluación del impacto de los incendios sobre la calidad y composición del suelo.

Investigadores de la Universidad de Sevilla tomando muestras de suelo tras un incendio cerca de El Castillo de las Guardas (Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo.

Los cambios químicos que produce el fuego en los suelos

Los incendios provocan diversos cambios químicos en el suelo, que dependen de la intensidad y duración del fuego, el tipo de vegetación y las características del suelo afectado. Entre los principales efectos se encuentran:

El pH se va de fiesta

La combustión de la materia orgánica genera cenizas ricas en óxidos básicos (como CaO, K₂O o MgO), que elevan el pH del suelo, especialmente en horizontes superficiales. Este efecto es más notable en suelos ácidos y tiende a disminuir con el tiempo debido a la dispersión de la ceniza por el viento, el agua o la lixiviación de los nutrientes que contiene, que se pueden perderse en profundidad arrastradas por el agua de lluvia.

Nutrientes al viento: volatilización y pérdidas

Elementos como el nitrógeno (N), el azufre (S) y parte del fósforo (P) pueden perderse en forma de gases o compuestos volátiles. El N es especialmente sensible, y su pérdida limita la fertilidad del suelo tras un incendio.

Cenizas al poder: nutrientes que se quedan (por ahora)

Aunque algunos nutrientes se pierden, la acumulación de cenizas producto de la combustión de las plantas puede hacer que los contenidos de potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) o P aumenten a corto plazo. Estos elementos pueden estar más disponibles temporalmente, pero también son susceptibles a la erosión y lixiviación.

La materia orgánica se quema

La combustión parcial o total de la materia orgánica del suelo, que, como hemos visto, se produce al acercarnos a los 400 ºC, reduce el contenido de carbono orgánico y nitrógeno orgánico (que, en la práctica es casi todo el que hay), especialmente en incendios de alta intensidad. Esta pérdida afecta la capacidad de retención de agua y nutrientes.

Pero antes de la combustión, la liberación de energía puede causar cambios químicos en la materia orgánica. Durante un incendio, la materia orgánica del suelo experimenta una serie de cambios químicos que vienen determinados por la temperatura alcanzada, el grado de oxigenación, el contenido inicial de humedad del suelo y el combustible o el tipo de compuestos orgánicos. El calor descompone y reorganiza las moléculas orgánicas, de modo que algunas sustancias se volatilizan o desaparecen, mientras que otras se transforman.

Restos de un eucalipto (Eucalyptus globulus) tras sufrir combustión sin llama en un suelo húmedo durante un incendio forestal en el Parque Nacional de Doñana. Antonio Jordán/Imaggeo.

Pirólisis: el suelo se cocina

A temperaturas entre 200 y 600 °C, por ejemplo, la materia orgánica sufre pirólisis (descomposición térmica en ausencia o con muy poco oxígeno). La pirólisis, en realidad, es un proceso diferente de la combustión. La combustión requiere oxígeno, produce CO₂ y agua, y libera energía en forma de calor. La pirólisis, en cambio, se realiza en ausencia de oxígeno y tiene lugar en el interior del suelo o los agregados, de modo que descompone el material orgánico original en otros productos, como gases, líquidos y sólidos, sin combustión. Este proceso fragmenta los compuestos orgánicos complejos (como celulosa, lignina, proteínas y lípidos) en una serie de productos como gases volátiles (CO₂, CO, CH₄, compuestos nitrogenados y sulfurosos), vapores que pueden condensarse (alquitrán, ácidos orgánicos, fenoles) y otros residuos sólidos ricos en carbono, como el carbón negro (black carbon, carbón pirolítico o pirogénico).

Tronco de eucalipto calcinado durante el incendio forestal de Canberra (Australia) en 2003, con evidencias visibles de carbón negro en la corteza. Antonio Jordán/Imaggeo.

Carbón negro: el fantasma del fuego que nunca se va

El black carbon o carbón negro se forma a temperaturas entre 300 y 700 °C. Es un material aromático altamente condensado, con una estructura muy parecida al grafito, y es muy resistente a la degradación biológica y química. Tan resistente es que los microorganismos del suelo no pueden degradarlo, y puede persistir inalterado durante siglos o milenios. Por lo tanto tiene una gran importancia en el ciclo del carbono, ya que actúa como una reserva muy estable, e influye en la capacidad de intercambio catiónico, la retención de agua o la adsorción de contaminantes.

"Tronco de pino carbonizado tumbado sobre suelo forestal quemado en el centro de Portugal, con restos de hojarasca y vegetación afectada tras un incendio, ilustrando la alteración de la materia orgánica del suelo.

Tronco quemado tras un incendio forestal cerca de Vendas Novas (Portugal). Antonio Jordán/Imaggeo.

La reacción de Maillard: cuando el suelo huele a tostada

La reacción de Maillard ocurre entre 150 y 250 °C. Debido a ella, azúcares reductores y compuestos nitrogenados (especialmente aminoácidos) producen compuestos nitrogenados aromáticos complejos (que oscurecen el suelo). Gran parte de los compuestos orgánicos pasan a formas recalcitrantes (muy estables químicamente), menos accesibles para las plantas y microorganismos. También se pierde gran parte del nitrógeno y se foman compuestos precursores de sustancias hidrofóbicas, que contribuyen a la formación de capas repelentes al agua. La reacción de Maillard es la misma que ocurre en el pan o en otros alimentos al tostarse o cocinarse.

De moléculas rotas a estructuras blindadas

A medida que aumenta la temperatura, se produce la ruptura de enlaces en las biomoléculas originales (a causa de procesos como la oxidación, deshidratación o la descarboxilación). Después, los fragmentos de esas moléculas se reorganizan mediante la polimerización (combinación de moléculas grandes a partir de otras más pequeñas, que se asocian entre sí) de fragmentos carbonados. Es decir, estos fragmentos reaccionan entre sí para formar anillos aromáticos condensados (moléculas cíclicas formadas por la unión de dos o más anillos aromáticos, generalmente bencénicos, que comparten átomos de carbono adyacentes). Si los cambios son intensos, se terminan formando huminas (un tipo de molécula orgánica relativamente poco reactiva y emparentada con el humus) y grafeno.

Junto a todo esto, se produce la pérdida de grupos funcionales polares (como hidroxilos, –OH, carboxilos, –COOH, o aminos, –NH₂), lo que disminuye la reactividad química de la materia orgánica.

Todos estos procesos contribuyen a formar una materia orgánica activa y biodisponible en formas recalcitrantes, químicamente estables, pero menos funcionales desde el punto de vista biológico y edafológico.

Piña de pino carbonizada sobre el suelo de un bosque mixto de hayas y pinos tras un incendio forestal en la región de Rax-Schneeberg, Austria. La rodean hojas amarillas de haya no quemadas caídas tras el fuego superficial.

Superficie de un suelo quemado en la región de Rax-Schneeberg (Austria). Gabriel Sigmund/Imaggeo.

Tóxicos y repelentes: los efectos secundarios del fuego

A temperaturas intermedias se pueden formar sustancias como hidrocarburos aromáticos policíclicos (conocidos como HAP) o compuestos hidrofóbicos que afectan a la capacidad de infiltración del agua y pueden tener efectos negativos sobre la biota del suelo.

El banco de nutrientes en crisis: alteraciones en la capacidad de intercambio catiónico

En el suelo, la materia orgánica y las arcillas son estructuras moleculares capaces de almacenar nutrientes en su superficie, de modo que funcionan como un almacén de nutrientes del suelo que los libera en momentos de escasez o los almacena en momentos de abundancia. Es decir: poseen capacidad de intercambiar catiónices (nutrientes) con el agua que hay en el suelo. Tras el fuego, la pérdida de materia orgánica y de arcilla (por fusión o por erosión) puede disminuir la capacidad de intercambio catiónico, lo que afecta a la capacidad del suelo para retener y suministrar nutrientes.

A veces, estos cambios tienen efectos a corto y largo plazo sobre la fertilidad, la estructura y la funcionalidad del suelo, lo que puede condicionar la recuperación de los ecosistemas tras el fuego.

Los cambios físicos que produce el fuego en los suelos

El fuego puede causar cambios físicos en el suelo, que afectan su estructura, estabilidad, capacidad de retención de agua, permeabilidad y aireación. Como ya hemos visto, la intensidad de estos efectos dependen de la temperatura alcanzada, pero también de la duración del fuego, la humedad del suelo y las características de la cobertura vegetal.

Agregados al borde del colapso

El calor degrada los compuestos orgánicos que actúan como cementantes (como los ácidos húmicos), lo que provoca la desagregación del suelo. Al deshacerse físicamente los agregados se liberan partículas finas que lo constituían, que pueden perderse por la erosión hídrica y eólica.

El suelo se vuelve impermeable: capas que odian el agua

A temperaturas moderadas (aproximadamente entre 200 y 400 °C), la combustión incompleta de la materia orgánica puede generar sustancias cerosas y volátiles que se redistribuyen en el perfil y forman capas repelentes al agua. Estas capas limitan la infiltración y favorecen la escorrentía y la erosión.

Gotas de agua sobre la superficie de un suelo que presenta hidrofobicidad inducida por un incendio forestal en Montellano (Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo.

Poros cerrados por incendio: menos aire, menos vida

La pérdida de agregados estables y el colapso térmico de microporos disminuyen la porosidad total, sobre todo en suelos arcillosos. Esto puede afectar negativamente a la permeabilidad, la aireación y la actividad biológica

La aparición de depósitos de cenizas y partículas finas puede generar una capa compactada o sellada en la superficie del suelo. Esto puede ocurrir por dos causas.

Por un lado, las partículas finas de la ceniza ocluyen los poros del suelo, impermeabilizándolo.
Por otro, si la combustión no ha sido intensa, se habrán formado cenizas oscuras, ricas en restos carbonizados en lugar de cenizas blancas (sustancias minerales). Las cenizas oscuras pueden contribuir al desarrollo de repelencia al agua en la superficie del suelo. Tanto la oclusión de los poros como la repelencia al agua favorecen la formación de escorrentía superficial y, por tanto, aumentan el riesgo de erosión.

Tronco de árbol calcinado y suelo cubierto de cenizas tras un incendio forestal, con una piqueta clavada en el terreno indicando actividad de investigación o muestreo.

Cenizas blancas y negras cubriendo el suelo tras un incendio forestal cerca de El Castillo de las Guardas (Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo.

En esta entrada de este mismo blog puedes leer acerca de cómo el color de las cenizas nos habla de sus propiedades.

Textura aparente: el suelo finge ser otro

Aunque la textura (la proporción de arena, limo y arcilla que existe en un suelo) no se modifica directamente, el fuego puede afectar la dispersión de partículas tras la rotura de los agregados y alterar las propiedades físicas y químicas relacionadas, como la permeabilidad, la retención de agua o la capacidad de intercambio catiónico.

En esta entrada de este mismo blog puedes leer acerca de cómo la textura afecta a las propiedades del suelo.

El suelo se seca

La pérdida de materia orgánica, que es uno de los principales responsables de la formación de agregados del suelo, lleva a que las partículas que los forman se dispersen, ocupando los espacios vacíos (como poros y grietas).Una reducción del espacio poroso produce muchos cambios en el suelo. Si se reduce el espacio poroso, la capacidad del suelo para almacenar agua útil para las plantas baja, lo que agrava el estrés hídrico durante el período post-incendio (en esta entrada de este mismo blog puedes saber más sobre cómo las plantas se adaptan a la falta de agua). En casos en que el volumen de poros se reduzca mucho, puede ocurrir que el agua no encuentre por dónde infiltrarse y el suelo se encharque y se forme escorrentía, aumentando el riesgo de erosión.

Por debajo de la superficie del suelo no so produce fotosíntesis, que necesita luz, sino respiración. La respiración no es más que uno de los modos de obtención de energía que usamos los seres vivos, que desprende CO₂ y consume oxígeno. En un suelo poco poroso, la renovación del aire es baja, lo que los organismos que viven dentro del suelo (entre los que podemos incluir a la parte subterránea de las plantas) disponen de menos oxígeno (que consumen continuamente) y la atmósfera se enrarece con cantidades cada vez mayores de CO₂. Además de las consecuencias para los seres vivos que en ese momento se encuentran en el suelo, esto ocasiona muchos cambios químicos.

Resumen

El fuego altera las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
Solo entre el 10 y el 15 % del calor se transmite al suelo, pero puede tener efectos significativos.
A mayor temperatura, mayor es la pérdida de materia orgánica y más intensos son los impactos.
Durante el fuego, se generan sustancias como carbón negro y cenizas que tienen consecuencias a diferente plazo.
La pirólisis transforma la materia orgánica sin oxígeno, formando materiales recalcitrantes.
Aproximadamente entre 200 y 450 ºC se forman capas repelentes al agua que afectan al ciclo hidrológico y al riesgo de erosión.
Las cenizas pueden disminuir la acidez del suelo y aportar nutrientes de forma temporal.
La pérdida de agregados y microporos reduce la capacidad de retención de agua y la circulación de fluidos (agua y aire).
La erosión se incrementa debido a la escorrentía y la compactación superficial.
La recuperación del suelo depende de la intensidad, duración y frecuencia del fuego.

Preguntas para pensar un poco

¿Conoces alguna zona afectada por un incendio reciente en tu zona?

¿Conoces algún parque natural donde hayan ocurrido incendios?

¿Qué tipo de vegetación favorece la recuperación del suelo tras un incendio?

¿Qué diferencias existen entre un suelo afectado por un incendio de baja y de alta intensidad?

¿Qué propiedades físicas del suelo puedes medir tú mismo tras un incendio?

¿Dónde podrías investigar si hay black carbon en un suelo?

¿Conoces alguna zona donde el suelo se haya vuelto hidrofóbico por efecto del fuego?

¿Qué plantas u otros organismos colonizan primero un suelo quemado?

¿Sabías que la reacción de Maillard ocurre en tu cocina todos los días?

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Fuego, suelo, química y física