Post-fire vegetation regeneration in Portugal : implications for management

This thesis aims at improving the knowledge on the post-fire vegetation regeneration. For that, forests and shrublands were studied, after forest fires and experimental fires. Maritime Pine (Pinus pinaster) recruitment after fire was studied. Fire severity was evidenced as a major effect on this process. High crown fire severity can combust the pines, destroying the seed bank and impeding post fire pine recruitment. However, crown combustion also influences the post-fire conditions on the soil surface, since high crown combustion (HCC) will decrease the postfire needle cast. After low crown combustion (LCC) (scorched rather than torched crowns), a considerable needle cover was observed, along with a higher density of pine seedlings. The overall trends of post-fire recruitment among LCC and HCC areas could be significantly attributed to cover by needles, as well by the estimation of fire severity using the diameters of the burned twigs (TSI). Fire increased the germination from the soil seed bank of a Pinus pinaster forest, and the effects were also related with fire severity. The densities of seedlings of the dominant taxa (genus Erica and Calluna vulgaris) were contrastingly affected in relation to the unburned situation, depending on fire severity, as estimated from the degree of fire-induced crown damage (LCC/HCC), as well as using a severity index based on the diameters of remaining twigs (TSI). Low severity patches had an increase in germination density relatively to the control, while high severity patches suffered a reduction. After an experimental fire in a heathland dominated by Pterospartum tridentatum, Erica australis and E. umbellata, no net differences in seedling emergence were observed, in relation to the pre-fire situation. However, rather than having no effect, the heterogeneity of temperatures caused by fire promoted caused divergent effects over the burned plot in terms of Erica australis germination – a progressive increased was observed in the plots were maximum temperature recorded ranged from 29 to 42.5ºC and decreased in plots with maximum temperature ranging from 51.5 to 74.5ºC. In this heathland, the seed density of two of the main species (E. australis and E. umbellata) was higher under their canopies, but the same was not true for P. tridentatum. The understory regeneration in pine and eucalypt stands, 5 to 6 years post fire, has been strongly associated with post-fire management practices. The effect of forest type was, comparatively, insignificant. Soil tilling, tree harvesting and shrub clearance, were linked to lower soil cover percentages. However, while all these management operations negatively affected the cover of resprouters, seeders were not affected by soil tilling. A strong influence of biogeographic region was identified, suggesting that more vulnerable regions may suffer higher effects of management, even under comparatively lower management pressure than more productive regions. This emphasizes the need to adequate post-fire management techniques to the target regions.

Este trabalho pretende aprofundar o conhecimento da regeneração da vegetação após o fogo. Desta forma, pretende contribuir para uma gestão florestal em que a previsão do potencial de regeneração dos ecossistemas seja considerada. Para tal, foram estudados ecossistemas florestais e matos, após incêndios florestais e fogos experimentais. Estudou-se o efeito da severidade do fogo no recrutamento de Pinus pinaster (pinheiro-bravo). Observou-se que a severidade do fogo é essencial neste processo, e que poed ser facilmente inferida pelo grau de dano causado pelo fogo nas copas das árvores. A alta severidade nas copas leva à combustão das pinhas, inviabilizando o banco de sementes e, portanto, o recrutamento pós fogo. No entanto, a severidade do fogo nas copas influencia também as condições locais ao nível do solo, uma vez que a combustão das pinhas leva à diminuição da deposição de agulhas no solo. Com baixa severidade (copas apenas chamuscadas e não queimadas), observou-se uma queda de agulhas considerável, acompanhada de maior densidade de germinação de pinheiros. O fogo aumentou a germinação do banco de sementes do solo de uma floresta de Pinus pinaster, este efeito esteve relacionado com a severidade do fogo. A densidade de germinação dos principais taxa (género Erica e Calluna vulgaris) foi afectada de forma contrastante, dependendo da severidade do fogo, estimada pelo grau de dano nas copas (LCC/HCC), mas também pelo índice baseado no diâmetro dos raminhos queimados (TSI). Nas áreas de baixa severidade houve um aumento na germinação do banco de sementes, enquando que sob alta severidade houve uma diminuição. A ocorrência de um fogo experimental, num urzal dominado por Pterospartum tridentatum, Erica australis e E. umbellata, não provocou diferenças no número total de plântulas emergidas do banco de sementes. No entanto, esta falta de diferenças resultou da heterogeneidade de temperaturas atingidas pelo fogo ao longo da parcela experimental, o que causou efeitos opostos em termos de mortalidade/estímulo da germinação, especialmente para E. australis. Nas amostras que sofreram temperaturas entre 29 e 42.5ºC observou-se um aumento progressivo na densidade de germinação, sendo que o oposto se observou nas parcelas em que as temperaturas variaram entre 51.5 e 74.5ºC. Neste urzal, a densidade de sementes das duas espécies de urze (E. australis e E. umbellata) foi mais elevada d A regeneração do sub-coberto de pinhais e eucaliptais, 5 a 6 anos após o último fogo, foi intimamente associada às práticas de gestão florestal pós fogo. A influência do tipo de floresta foi comparativamente insignificante. A mobilização do solo, o corte de árvores e o desbaste da vegetação arbustiva, pós fogo foram associados a uma perda na cobertura vegetal do solo. Todas estas práticas afectaram negativamente o coberto de espécies rebrotadoras, enquanto que as espécies germinadoras não foram afectadas pela mobilização do solo. Foi identificada uma forte influência das regiões biogeográficas nos padrões de regeneração do sub-coberto destas florestas, sugerindo que regiões mais vulneráveis podem sofrer maiores efeitos da gestão, mesmo sob menores pressões do que regiões mais produtivas. Isto evidencia a necessidade de adequar as práticas de gestão florestal à região onde se pretendem efectuar.

Doutoramento em Ciências e Engenharia do Ambiente