Objectiu

Investigar l’efecte de la radiació UV-A i UV-B sobre els cicles del carboni (C) i del nitrogen (N) en un matollar mediterrani abans i després d’un incendi, i com la sequera podia modular aquests efectes.

Mètodes bàsics

A la Conca Mediterrània, a causa del canvi climàtic, s’espera una reducció de la nuvolositat. Com a conseqüència, disminuiran les precipitacions i augmentarà la radiació solar ultraviolada (UV-A i UV-B) que arriba als ecosistemes terrestres. Així mateix, els models també prediuen un augment en la freqüència dels incendis (IPCC 2013) que, juntament amb l’abandonament dels cultius, pot contribuir a l’expansió de comunitats vegetals altament resilients, com ara els matollars.

La radiació UV, la sequera, els incendis i la interacció de tots aquests factors poden modificar els processos fisiològics de les plantes i també les taxes de descomposició de la matèria orgànica en el sòl, a través de l’estimulació de la fotodegradació de les restes vegetals i de l’alteració de l’activitat microbiana i enzimàtica del sòl. Aquests canvis poden alterar els cicles biogeoquímics, modificant la disponibilitat de nutrients essencials per als ecosistemes, com serien, entre d’altres, el carboni (C) i el nitrogen (N). Per exemple, la radiació UV podria modificar l’activitat de la b–glucosidasa, un enzim clau del cicle del C, ja que degrada la cel·lulosa i altres polímers.

En aquest context, es va dissenyar un experiment de camp que es va desenvolupar del 2011 al 2014 en una zona de matollar del Massís de les Gavarres propera a Cassà de la Selva (Girona), dominada per cirerer d’arboç (Arbutus unedo), bruc d’escombres (Erica scoparia) i aladern de fulla estreta (Phillyrea angustifolia).

Durant l’experiment de camp, es van modificar els nivells de radiació UV i precipitació i el 2013 es va provocar un incendi experimental. Per a l’experiment, es van delimitar 18 parcel·les de 3x3 m en una vessant sud per assegurar l’exposició solar. A cada parcel·la es van instal·lar, a una altura de 1.5 m sobre la vegetació, filtres de plàstic fets de diferents materials que excloïen o transmetien la radiació solar UV-A i/o UV-B. Aquests filtres també impedien el pas de la precipitació, que era recollida en uns tancs i després utilitzada per a regar les parcel·les amb diferents percentatges de la precipitació natural.

Això va permetre aplicar 3 tractaments diferents de radiació UV ambiental: (i) UV0, absència de radiació UV ambiental; (ii) UVA, exposició només a radiació UV-A ambiental; i, (iii) UVA + UVB, exposició a la radiació UV ambiental. Aquests tres tractaments van ser combinats amb dos règims de precipitació (100% de la precipitació natural i precipitació reduïda en un 10-30% depenent de l’estació), resultant en 6 combinacions possibles amb 3 rèpliques cadascuna.

Es van mesurar diferents paràmetres relacionats amb els cicles del C i del N a nivell de sòl, de la virosta i de la planta (A. unedo i P. angustigolia), abans i després de l’incendi experimental. Els paràmetres del sòl que es van mesurar van ser: humitat, temperatura, respiració, C orgànic, N total, relació C:N, pH, EC, b–glucosidasa, percentatge de cobertura vegetal i de fullaraca. Es va mesurar també el contingut en C, N, d¹³C, d¹⁵N i la relació C:N de les fulles de les plantes i de la virosta.

Resultats principals

La reducció de la precipitació va tenir efectes sobre el cicle del N. En canvi, el cicle del C es va veure més afectat per la radiació UV i per la interacció amb els altres factors (especialment, amb la reducció en la precipitació).

En general la radiació UV-A va afavorir l’activitat biològica del sòl i el reciclatge del C. Concretament, la humitat i la respiració del sòl van augmentar a les parcel·les exposades a radiació UV-A. En aquelles parcel·les que també estaven exposades a radiació UV-B (UVA+UVB), es va detectar una reducció de l’activitat de la b–glucosidasa, de la respiració i del pH del sòl. Això significaria una reducció en la velocitat del cicle del C en resposta a l’exposició a la radiació UV-B. També es va detectar un augment en la concentració de C a les fulles de P. angustifolia. En el cas d’A. unedo, la reducció de la precipitació va accentuar els efectes de l’exposició a la radiació UV. Concretament, es va detectar un augment en els valors de δ¹⁵N a les fulles i a la virosta d’aquesta espècie, el que podria afectar al cicle del N.

En condicions de precipitació reduïda, la reducció en la humitat del sòl va estar acompanyada d’una disminució de la relació C:N, el que suggereix un augment en la taxa de descomposició i de reciclatge del C i del N en resposta a la sequera.

La majoria dels efectes de la radiació UV i de la reducció de la precipitació només es van detectar abans de l’incendi experimental realitzat.

Conclusions

Els resultats suggereixen que l’exposició de les comunitats arbustives a la radiació UV-A afavoreix l’activitat biològica del sòl i el reciclatge del C i del N.

D’altra banda, l’exposició a la radiació UV-B provocaria l’efecte oposat. Condicions més seques augmentarien la taxa de descomposició i de reciclatge del C i del N. El foc tindria una influència homogeneïtzadora i, per tant, tenint en compte les prediccions d’augment de la recurrència d’incendis en els propers anys, aquest podria tenir un rol més important com a modulador del cicle del C i del N en les comunitats de matollars mediterranis que el canvi en els nivells de radiació UV.