Soil redistribution and seed availability after fire events in mixed Austrocedrus chilensis forests in Northern Patagonia (Argentina)

Abstract

Antecedentes: Los fuegos severos en ecosistemas forestales promueven la erosión del suelo y la pérdida del suelo fértil, el cual es un recurso natural escaso. Nuestro objetivo fue cuantificar las respuestas post-fuego del ecosistema en términos de la acumulación del suelo y la evaluación de la redistribución de semillas de árboles, arbustos y hierbas identificables. Dentro de nuestra área de estudios en el norte de la Patagonia, Argentina, elegimos tres sitios en los cuales los eventos de incendio habían ocurrido en diferentes años (2022, 2021, y 2015), es decir muestreamos 1, 2, y 8 años después de ocurrido los incendios. En cada uno de los sitios, establecimos transectas en laderas quemadas y no quemadas. A lo largo de las transectas diferenciamos tres zonas de acumulación, y en cada zona se determinó la cantidad de material de suelo acumulado y el número de semillas en el misma. Resultados: Observamos una cantidad significativa de material de suelo acumulado a lo largo de las laderas con la mayor tasa de acumulación en el primer año luego del evento de incendio. La cantidad de material de suelo promedio acumulado (± un error estándar) sobre todas las áreas de acumulación de las laderas se incrementó de 9.5 ± 2.6, 15.9 ± 4.6 a 42.9 ± 14.0 kg*m-2, en los años 1, 2, y 8 luego de los eventos de fuego. A pesar de la alta variabilidad en la dispersión espacio-temporal de las semillas, las transectas en las áreas quemadas mostraron un número significativamente menor que en las transectas control. En los sitios quemados investigados, el número total de semillas de las cuatro especies de árboles encontradas fue de 64, 250, and 252 semillas*m-2 en los sitios quemados 1, 2, y 8 años antes, respectivamente. En general, los eventos de fuego más recientes tuvieron un menor número de semillas, que fue aumentando en el tiempo con incrementos en la acumulación del material del suelo. Observamos un gran número de semillas de arbustos en las áreas quemadas, aunque no mostraron un patrón relacionado con el tiempo desde la ocurrencia de los eventos de fuego. Conclusiones: Entre las 14 especies registradas, el árbol Austrocedrus chilensis y el arbusto Aristotelia chilensis emergieron como las especies clave en la recuperación post-fuego, con el mayor número de semillas en todos los sitios de estudio. La restauración de bosques luego de un disturbio es un desafío global, especialmente en el contexto de incendios forestales de gran escala. El entendimiento del riesgo que implica la redistribución del suelo y la disponibilidad de las semillas ayudará en los esfuerzos de restauración y manejo de ecosistemas.

Background: Severe wildfres in forest ecosystems promote soil erosion and the loss of fertile soil as a scarce natural resource. Our objective was to quantify post-fre ecosystem response in terms of soil accumulation and seed availability through redistribution. Within our study area in Northern Patagonia, Argentina, we chose three study sites at which forest fre events occurred in diferent years, namely 1 year post-fre (2022), 2 years post-fre (2021), and 8 years postfre (2015). At each of the sites, we recorded both burned and control slope transects. Along these transects, three accumulation zones were diferentiated, at each zone the amount of accumulated soil material as well as the number of seeds in it were determined. Results: We observed signifcant amounts of accumulated soil material along the slopes with the highest annual rates in the frst year after the forest fre. The mean accumulated soil material (±standard deviation) over all slope accumulation zones increased from 9.5±2.6, 15.9±4.6 to 42.9±14.0 kg*m−2, at the 1 year-old, 2 years-old, and 8 years-old forest fres sites. Despite the generally high spatio-temporal variability of seed dispersal, the transects at the burned forest sites show signifcantly lower numbers of seeds than control transects. In the investigated burned forest sites, the total number of seeds of the four tree species found was 64, 250, and 252 seeds*m−2 in the 1 yearold, 2 years-old, and 8 years-old site, respectively. In general, the more recent fre events had lower number of seeds, which increased with accumulated soil material and time. We also observed a greater number of shrub seeds in the burned sites, but these did not show a pattern with time since the wildfre events. Conclusion: Among the 14 species recorded, the tree Austrocedrus chilensis and the shrub Aristotelia chilensis emerge as key players in post-fre recovery, with the highest number of seeds at all study locations. Forest restoration after disturbance is a global challenge, especially in the context of large-scale forest fres. Understanding the risk of soil redistribution and seed availability will assist restoration eforts and ecosystem management.