Incidencia de los incendios forestales en las propiedades físicas y químicas en suelos de la provincia de El Oro, Ecuador

Abstract

[Resumo] Incidencia dos incendios forestais sobre nas propiedades físicas e químicas dos solos da provincia de El Oro, Ecuador. Os incendios forestais poden xerar transformacións substanciais nas propiedades físicas, químicas e espectroscópicas do solo, afectando a súa funcionalidade ecolóxica. Nesta tese avaliáronse os efectos do quecemento inducido e dun incendio forestal real sobre a materia orgánica extraíble en auga (WEOM) e outras propiedades edáficas, mediante unha combinación de técnicas espectroscópicas e analíticas. O estudo desenvolveuse en dous capítulos complementarios. No Capítulo 1, analizáronse solos de distintas orixes sometidos a tratamentos térmicos de 300 °C e 600 °C. Aplicáronse técnicas de fluorescencia con análise PARAFAC e espectroscopía FTIR con factorización matricial non negativa, o que permitiu identificar patróns comúns de transformación da WEOM. Observouse unha redución de compoñentes fluorescentes de maior tamaño e unha maior proporción de compostos oxixenados, sen correlación directa entre ambas técnicas, o que suxire a súa complementariedade. No Capítulo 2, avaliouse o impacto dun incendio forestal sobre un solo oxisol da provincia de El Oro, Ecuador. Detectáronse aumentos significativos no carbono total (de 2,83 % a 3,95 %) e no contido de carbono orgánico disolto (ata 50 mg/L), así coma na relación C/N. As análises por FTIR indicaron unha transformación estrutural profunda, e a fluorescencia revelou a perda de compostos húmicos fluorescentes. Ademais, observáronse cambios na distribución do tamaño das partículas, cunha diminución das fraccións finas (1–30 μm) e unha menor superficie específica nos solos queimados (agás na capa superficial). Estes resultados evidencian que o lume altera de forma significativa a cantidade, composición e funcionalidade da materia orgánica do solo, e que a aplicación de ferramentas espectroscópicas combinadas con métodos de redución de dimensionalidade constitúe unha estratexia eficaz, accesible e de baixo custo para o seguimento destes procesos.[Abstract] Wildfires can induce substantial transformations in the physical, chemical, and spectroscopic properties of soil, affecting its ecological functionality. This thesis evaluated the effects of both artificially induced heating and an actual wildfire on water-extractable organic matter (WEOM) and other soil properties, through a combination of spectroscopic and analytical techniques. The study was structured into two complementary chapters. In the first chapter, soils of different origins were subjected to thermal treatments at 300 °C and 600 °C. Fluorescence techniques combined with PARAFAC analysis and FTIR spectroscopy using non-negative matrix factorization were applied, enabling the identification of common transformation patterns in WEOM. A reduction in larger fluorescent components and an increased proportion of oxygenated compounds were observed, without a direct correlation between the two techniques, suggesting their complementarity. In the second chapter, the impact of a wildfire on an Oxisol from the El Oro province, Ecuador, was assessed. Significant increases in total carbon (from 2.83% to 3.95%) and in dissolved organic carbon content (up to 50 mg/L), as well as in the C/N ratio, were detected. FTIR analyses indicated a profound structural transformation, while fluorescence revealed the loss of fluorescent humic compounds. Additionally, changes in particle size distribution were observed, with a reduction in fine fractions (1–30 μm) and a decrease in specific surface area in burned soils (except in the surface layer). These findings demonstrate that fire significantly alters the quantity, composition, and functionality of soil organic matter, and that the application of spectroscopic tools combined with dimensionality reduction methods constitutes an effective, accessible, and low-cost strategy for monitoring these processes.[Resumen]Los incendios forestales pueden generar transformaciones sustanciales en las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas del suelo, afectando su funcionalidad ecológica. En esta tesis se evaluaron los efectos del calentamiento inducido y de un incendio forestal real sobre la materia orgánica disuelta extraíble en agua (WEOM) y otras propiedades edáficas, mediante una combinación de técnicas espectroscópicas y analíticas. El estudio se desarrolló en dos capítulos complementarios. En el capítulo uno, se analizaron suelos de distintos orígenes sometidos a tratamientos térmicos de 300 °C y 600 °C. Se aplicaron técnicas de fluorescencia con análisis PARAFAC y espectroscopía FTIR con factorización matricial no negativa, permitiendo identificar patrones comunes de transformación de la WEOM. Se observó una reducción de componentes fluorescentes de mayor tamaño y una mayor proporción de compuestos oxigenados, sin correlación directa entre ambas técnicas, lo que sugiere su complementariedad. En el segundo capítulo, se evaluó el impacto de un incendio forestal sobre un suelo oxisol de la provincia de El Oro, Ecuador. Se detectaron incrementos significativos en el carbono total (de 2,83 % a 3,95 %) y en el contenido de carbono orgánico disuelto (hasta 50 mg/L), así como en la relación C/N. Los análisis FTIR indicaron una transformación estructural profunda, y la fluorescencia reveló la pérdida de compuestos húmicos fluorescentes. Además, se observaron cambios en la distribución de tamaño de partículas, con una disminución de fracciones finas (1–30 μm) y una menor superficie específica en los suelos quemados (excepto en la capa superficial). Estos resultados evidencian que el fuego altera de forma significativa la cantidad, composición y funcionalidad de la materia orgánica del suelo, y que la aplicación de herramientas espectroscópicas combinadas con métodos de reducción de dimensionalidad constituye una estrategia eficaz, accesible y de bajo costo para el monitoreo de estos procesos.