Många decennier av förebyggande och bekämpning av skogsbränder har resulterat i en tjock ansamling av organiskt material på skogsbotten i många regioner i USA, enligt en forskare från Penn State, vars nya studie tyder på att det märkliga sättet att dessa lager brinner bör beaktas i planer för kontrollerade brännskador.

I både östra och västra USA, en av konsekvenserna av att undvika bränder så länge i brandanpassade tallskogar är uppbyggnaden av skogsbottnens "duff" - en djup, tätt lager av delvis nedbrutna tallbarr – som annars inte skulle samlas under en frekvent brandregim, förklarade Jesse Kreye, biträdande forskningsprofessor i brand- och naturresurshantering vid Högskolan för lantbruksvetenskap.

Att ansamling av organiskt skräp kan komplicera ansträngningarna att använda föreskriven eld som ett skogsbruksverktyg, han förklarade, och denna ansamling av duff, särskilt uttalad vid basen av tallar, är problematiskt om det är en löpeld.

"När dessa skogar brinner under torra förhållanden, den långvariga glödningen som uppstår i denna täta duff - långt efter att "lågorna" har slocknat - resulterar i betydande värmeöverföring till såväl trädet som jorden, ", sa Kreye. "Det kan resultera i dödlighet hos stora, äldre tallar och potentiella ekologiska konsekvenser under jord."

Att återställa eld till dessa ekosystem med kontrollerade brännskador kräver speciella brännföreskrifter som kommer att minimera duff glödande, Kreye påpekade. Detta görs i första hand, han sa, genom att bränna under en rad dufffukter som kan resultera i viss konsumtion av duff men inte tillräckligt för att orsaka betydande skada.

"Upprepade brännskador under dessa förhållanden kan långsamt återställa barmark genom att konsumera lite duff varje gång. Det uppmätta tillvägagångssättet är viktigt för tallregenerering såväl som örtartade växter som har varit frånvarande som ett resultat av uteslutning av brand, " sa Kreye.

Denna duff-fara är ett stort problem i söder i ekosystem av långbladiga tallar som är mycket väl anpassade för frekventa bränder, Kreye noterade. Långbladiga tallskogar har naturligtvis en av de vanligaste brandregimerna i alla skogsekosystem, brinner i genomsnitt vart tredje till femte år. Men fenomenet är inte begränsat till sydöstra USA, hävdar Kreye.

"Detta är ett problem i många västerländska tallskogar också, särskilt ponderosa tallskogar som sträcker sig över stora delar av västra USA, " sa han. "Detta är också ett troligt problem i tallskogar i öster som har varit beroende av regelbunden eldning, som röd tall, beck tall och kortbladig tall."

Föreskriven eld används ofta i sydöstra amerikanska skogar och används mer allmänt i brandbenägna ekosystem på andra håll. Forskning om direkta effekter av förbränning har fokuserat på ovanjordiska effekter på växter med mindre uppmärksamhet på underjordiska effekter, sa Kreye. Den här studien, nyligen publicerad i Forest Science, är bland de första att titta på underjordiska effekter av skogsbrand.

Forskare använde sonder fästa på termometrar för att mäta jordvärme vid provtagningsplatser efter kontrollerade bränder nära basen av mogna träd i ett ekosystem av långbladiga tallar och ett ekosystem av långbladiga tallsandbackar, båda i norra Florida. De fann att markuppvärmningen var minimal på ofta brända platser. Där brand hade varit uteslutet i flera decennier, dock, de upptäckte avsevärd markuppvärmning under lång tid.

Långvarig uppvärmning var mest framträdande där ackumulerad skogsbottenduff var djupast, särskilt vid basen av mogna tallar på länge oförbrända platser. Temperaturer som var potentiellt dödliga för växtvävnader - vid eller över 140 grader Fahrenheit - upprätthölls i flera timmar så djupt som 4 tum nära tallar i flatwoods platser. Ihållande temperaturer på eller över 500 F - när effekter på marknäringsämnen kan inträffa - observerades i upp till 35 minuter vid markytor.

Inblandade i forskningen var också J. Morgan Varner, U.S. Forest Service, Tall Timbers Research Station, Tallahassee, Florida; och Leda Kobziar, University of Idaho.

Forskningen stöddes av Joint Fire Science Program, ett initiativ gemensamt finansierat av inrikesdepartementet och U.S. Forest Service.