Glomalin-related soil protein evolution after prescribed burning of scrub in mountain soils (Central Pyrenees, NE-Spain)

Abstract

The effects of prescribed burning of bushes on the soil are evaluated in the short term, at 5 and 9 years, using glomalin fractions as indicators. This evaluation is carried out for three soil thicknesses (0-1, 1-2 and 2-3 cm) and in quadruplicate at each sampling time. The glomalin values (total, residual and labile), although higher, in absolute value, in the shallowest cm of soil, rarely show significant differences in depth. Immediately after burning, soils double their total and residual glomalin content with respect to control or unburned soils; these values decrease with time. Labile glomalin, which is not significantly affected immediately after burning, is reduced by half after a few years. In short, a series of changes in the different glomalin fractions are identified, despite the low severity of this type of burning.

Full text

477
Revista de Ciências Agrárias
,
2022,
45(4): 477-481
Evolución de la glomalina tras la quema prescrita
de matorral en suelos de alta montaña
(Pirineo Central, NE-España)
Glomalin-related soil protein evolution after prescribed burning
of scrub in mountain soils (Central Pyrenees, NE-Spain)
Andoni Alfaro-Leranoz1,*, Mohamed Emran1,2 & David Badía-Villas1
1 GEOFOREST, Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural, Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales (IUCA), Escuela Politécnica Superior de Huesca, Universidad de
Zaragoza, 22071 Huesca, España
2 Land and Water Technologies Department, Arid Lands Cultivation Research Institute, City of Scientic Research and Technological Applications (SRTA-City), 21934 New Borg El-Arab City,
Alexandria, Egypt
(*E-mail: a.alfaroler@unizar.es)
https://doi.org/10.19084/rca.28572
RESUMEN
Se evalúan los efectos de la quema prescrita de matorral sobre el suelo a corto plazo, a los 5 y a los 9 años usando como
indicadores las fracciones de glomalina. Dicha evaluación se efectúa para tres espesores (0-1, 1-2 y 2-3 cm) de suelo y por
cuatriplicado en cada momento de muestreo. Los valores de glomalina (total, residual y lábil) aunque son más elevadas,
en valor absoluto, en el cm del suelo más supercial, raramente muestra diferencias signicativas en profundidad.
Inmediatamente tras la quema, los suelos duplican su contenido en glomalina total y residual con respecto a los suelos
control o no quemados; dichos valores disminuyen con el tiempo. La glomalina lábil, que no se ve signicativamente
afectada justo tras la quema, se reduce a la mitad pasados los años. En denitiva, se identican una serie de cambios en
las diferentes fracciones de glomalina, a pesar de la baja severidad de este tipo de quemas.
Palabras clave: Quema prescrita; Proteínas del suelo relacionadas con la glomalina.
ABSTRACT
The eects of prescribed burning of bushes on the soil are evaluated in the short term, at 5 and 9 years, using
glomalin fractions as indicators. This evaluation is carried out for three soil thicknesses (0-1, 1-2 and 2-3 cm) and in
quadruplicate at each sampling time. The glomalin values (total, residual and labile), although higher, in absolute value,
in the shallowest cm of soil, rarely show signicant dierences in depth. Immediately after burning, soils double their
total and residual glomalin content with respect to control or unburned soils; these values decrease with time. Labile
glomalin, which is not signicantly aected immediately after burning, is reduced by half after a few years. In short,
a series of changes in the dierent glomalin fractions are identied, despite the low severity of this type of burning.
Keywords: Prescribed re, Glomalin-related soil protein.

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INTRODUCCIÓN
Se denomina glomalina a un conjunto de pequeñas
glicoproteínas que se encuentran en abundancia
en las esporas e hifas de los hongos micorrízicos
arbusculares; por ello, se suele hablar proteínas
del suelo relacionadas con la glomalina (PSRG). Su
presencia se relaciona con la agregación del suelo
(Hontoria et al., 2009; Emran et al., 2012). Una gran
parte de la glomalina es de cierta recalcitrancia,
por lo que interviene en el secuestro de carbono
orgánico y se utiliza como indicador de la calidad
del suelo (Rillig et al., 2004; Emran et al., 2020; 2021).
La cantidad total de glomalina y sus fracciones se
usan como indicadores de perturbaciones en el
suelo como el laboreo intenso o los incendios (Lo-
zano et al., 2018; Shari et al., 2018).
Por otro lado, las quemas prescritas de matorral en
alta montaña tratan de recuperar zonas de pastos
de verano para el ganado trashumante sin gene-
ran daños en el suelo. Sin embargo, las propieda-
des edácas más sensibles, como las biológicas,
pueden verse afectadas por dichas quemas (Giro-
na-García et al., 2018). Por ello, en este trabajo se
usa la glomalina, y sus fracciones, como indicador
de cambios en suelos sometidos a quemas prescri-
tas de matorral.
MATERIAL Y MÉTODOS
Con el objetivo de valorar si el fuego afecta al suelo
se muestrearon zonas control y zonas de matorral
recién quemadas (Q0), a medio (Q5, 5 años) y a lar-
go plazo (Q9, 9 años), todas ellas por cuatriplicado
(n=4). Se muestrearon suelos a diversas profundi-
dades (0-1, 1-2 y 2-3 cm) para detectar qué espesor
podía verse afectado por la quema.
Las concentraciones de glomalina (total, residual
y fácilmente extraíble o lábil) se determinaron en
muestras de suelo, tamizado a 2 mm, según lo
descrito por Wright y Upadhyaya (1996). La frac-
ción total de la glomalina se extrajo con citrato
de sodio 50 mM, pH 8.0, en ciclos secuenciales de
autoclavado a 121ºC (250 ºF) de 60 minutos, hasta
que el sobrenadante no mostró el color caracte-
rístico de la glomalina. La glomalina fácilmente
extraíble o lábil, se extrajo usando citrato sódico
20 mM a pH 7.0, tras un solo ciclo de autoclavado
a 121 ºC de 30 minutos (Wright y Upadhyaya,
1996).
Se obtuvo la glomalina residual por diferencia en-
tre la glomalina total y la lábil. La concentración de
glomalina en los extractos se determinó mediante
el ensayo de proteínas de Bradford, con albúmina
de suero bovino como estándar.
Adicionalmente se determinó el carbono orgánico
por calcinación de la materia orgánica y aplica-
ción del factor de Van Bemmelen, el ujo de CO2
por captura en sosa, el C microbiano por fumiga-
ción-extracción y la estabilidad de los agregados
(1-2 mm) por tamizado en húmedo (Alfaro-Lera-
noz et al., 2022).
El análisis estadístico se realizó con el progra-
ma STATISTICA 10 de StatSoft, Inc. Se realizó un
ANOVA de medidas repetidas para analizar la va-
riabilidad de las fracciones de glomalina en fun-
ción de los dos factores categóricos: tiempo desde
la quema prescrita y profundidad del suelo. Tam-
bién se aplicó la prueba HSD de Tukey de compa-
ración de medias.
Área de estudio
La zona de estudio (Asín de Broto) se encuentra en
el piso subalpino del Pirineo Central, en el Noreste
de España (Tabla 1).
Se trata de una zona de pastos de verano que, ante
el progresivo descenso de la carga ganadera de las
últimas décadas, se ha visto matorralizada por eri-
zón (Echinospartium horridum (Vahl) Rothm), comu-
nidad vegetal con muy pocas especies (n=6 ± 3) y,
Tabla 1 - Características de la zona de estudio
Asín de Broto
Coordenadas 42º 31’ 12.3” N
0º 06’ 02.4” O
Altitud (m) 1650
Orientación Oeste
Pendiente (%) 35
Temperatura media anual (ºC) 8.8
Precipitación (mm/año) 1120
Suelo (WRB) Calcaric Cambisol

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Alfaro-Leranoz et al., Evolución de la glomalina tras la quema prescrita
por tanto, muy baja diversidad (índice de Shannon
de 0,858 ± 0,467) y bajo valor pastoral (Badía-Villas
et al., 2017). Las quemas prescritas de este matorral
espinoso las realizaron los Equipos de Prevención
Integral de Incendios Forestales (EPRIF), en épo-
ca invernal (Tabla 2), realizándose el muestreo de
suelos simultáneamente en todas ellas en marzo
del año 2021.
RESULTADOS
Los valores de glomalina (total, residual y lábil) son
más elevados, en valor absoluto, en el cm del suelo
más supercial y descienden progresivamente en
profundidad, si bien las diferencias son raramen-
te signicativas (Tabla 3). Inmediatamente tras la
quema (Q0), los suelos duplican su contenido en
glomalina total y residual con respecto a los suelos
control o no quemados (C). Con el tiempo, a los 5
años (Q5), y especialmente a los 9 años (Q9) tras la
quema, esos valores disminuyen (Tabla 3). Por otro
lado, la glomalina lábil no se ve signicativamen-
te afectada tras la quema (Q0) pero se reduce a la
mitad posteriormente (Q5 y Q9 años), a pesar de
la recuperación de la cubierta vegetal (Badía-Villas
et al., 2017).
Existe una correlación positiva y signicativa
(p<0,01) del C orgánico oxidable del suelo con las
tres fracciones de glomalina estudiadas, aspecto
contrastado en estudios previos (Emran et al., 2012;
Lozano et al., 2016; Shari et al., 2018). Se ha iden-
ticado una signicativa correlación de la fracción
lábil de glomalina con la estabilidad estructural de
los agregados (Tabla 4).
Lozano et al. (2016), en un muestreo en dos loca-
lidades (Gorga y Gata) del SE-España, inmediata-
mente tras un incendio forestal de pino carrasco,
tampoco identican variaciones en el contenido
en glomalina lábil de los suelos, lo que atribuyen a
una baja severidad de la quema; los mismos auto-
res muestran como la glomalina lábil varía estacio-
nalmente en suelos de pinares no quemados.
Shari et al. (2018), en bosquetes de Quercus recién
quemados, observan como, a pesar de no variar
el contenido en carbono orgánico del suelo, las
fracciones de glomalina lábil y residual aumentan
con la severidad del incendio. También observan
un aumento de la relación glomalina/carbono or-
gánico, al igual que en este trabajo (con valores
en suelos control inferiores a 0,7 que aumentan a
Tabla 2 - Características de las quemas de matorral
Localidad Asín de Broto
Cubierta vegetal (%) 95
Biomasa (t/ha) 34,1
Quema 0 años (Q0) Marzo 2021
Quema 5 años (Q5) Noviembre 2016
Quema 9 años (Q9) Enero 2012
Tabla 3 - Fracciones de glomalina tras la quema prescrita de
matorral
Glomalina
Tsuelo
(cm)
Total
(mg g-1)
Residual
(mg g-1)
Lábil
(mg g-1)
L/Total
ratio
0-1 3,6ab 2,2a 1,4c 0,39c
C 1-2 3,6ab 2,5ab 1,1abc 0,31bc
2-3 2,9a 2,3a 0,6ab 0,23ab
0-1 7,8d 6,2e 1,6c 0,20ab
Q0 1-2 6,9cd 5,6de 1,3bc 0,19ab
2-3 5,6bc 4,5cde 1,2abc 0,21ab
0-1 5,0abc 4,3bcde 0,7ab 0,14a
Q5 1-2 4,5ab 3,9abcd 0,6a 0,14a
2-3 4,2ab 3,5abc 0,6ab 0,16ab
0-1 4,6ab 3,9abcd 0,65ab 0,14a
Q9 1-2 4,3ab 3,7abcd 0,55a 0,13a
2-3 3,9ab 3,4abc 0,55a 0,14a
F-valor 10,93 9,41 7,32 6,14
P-valor <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
Letras distintas dentro de cada columna indican diferencias signicativas
(p<0,05) según el test de Tukey
Tabla 4 - Coecientes de correlación (r) entre las fracciones
de glomalina y diferentes propiedades edácas.
n=48
GR GL Corg CO2Cmic EE
GT 0,96** 0,53** 0,55** 0,44** 0,41** 0,64**
GR 0,28 0,40** 0,39** 0,30* 0,60**
GL 0,73** 0,35* 0,54** 0,38*
GT (glomalina total), GR (glomalina residual), GL (glomalina lábil),
Corg (carbono orgánico), CO2 (respiración basal), Cmic (carbono
microbiano), EE (estabilidad estructural). * p<0,05; **p<0,01

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1,0 con la quema). Aunque los cambios a largo
plazo podrían relacionarse una menor actividad
degradativa de la glomalina por parte de los mi-
croorganismos o un aumento de la actividad fún-
gica con la sucesión vegetal, el brusco cambio en la
fracción residual post-quema solo parece explica-
ble por la liberación de glomalina ocluida en agre-
gados fragmentados tras el paso del fuego (Lozano
et al., 2016). Sin embargo, las quemas prescritas no
se caracterizan precisamente por generar un in-
tenso shock térmico, por lo que deben investigarse
otras causas para explicar las citadas variaciones.
Una posibilidad es que con la extracción de la glo-
malina se incluyan otros compuestos, incluso no
proteicos (Gillespie et al., 2011).
CONCLUSIONES
Se ha observado un aumento signicativo de las
fracciones de glomalina total y residual inmediata-
mente después de la quema prescrita de matorral;
la fracción lábil, no afectada justo tras la quema,
disminuye a los 5 y 9 años. Se postula la hipótesis
de que con el calentamiento hay una mayor extrac-
ción, aunque este tipo de quemas es de baja severi-
dad. Se requiere de una mayor investigación para
descartar que con la cuanticación de PSRG no se
cuantiquen también otros compuestos.
AGRADECIMIENTOS
A. Alfaro-Leranoz está contratado como personal
investigador predoctoral en formación por el De-
partamento de Ciencia, Universidad y Sociedad
del Conocimiento del Gobierno de Aragón. Por
su lado, la estancia del Dr. M. Emran en la EPS
de Huesca ha sido nanciada por el Ministerio de
Educación Superior e Investigación Cientíca de
Egipto. La toma de muestras no habría sido posible
sin la colaboración del Equipo de Prevención Inte-
gral de Incendios Forestales (EPRIF) de Aragón y
de los ganaderos locales.

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Alfaro-Leranoz et al., Evolución de la glomalina tras la quema prescrita
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