Depois do fogo: como a queima remodela o solo, e o que retorna

Três fogos, em três registros. Em 2023, os incêndios queimaram cerca de 15 milhões de hectares do Canadá, mais do que o dobro do recorde anterior, e por uma temporada a floresta boreal que normalmente aprisiona o carbono tornou-se uma das maiores fontes de carbono da Terra 59. A cada estação seca, mais da metade de todas as terras que queimam no mundo queima na África, em sua maioria savana ateada de propósito por povos que usam o fogo para manejar pastagens há milênios 3332. E em julho de 2022, perto de Bordeaux, uma queima agrícola que escapou ao controle transformou-se em um dos piores incêndios que a França já conheceu, expulsando dezenas de milhares de pessoas de suas casas e ardendo sob a terra na turfa por meses. Uma catástrofe, uma rotina e um acidente. Fogos muito diferentes, e uma mesma pergunta sob cada um deles.

Essa pergunta é o que um fogo deixa no solo, e quanto disso retorna. É a mesma pergunta, tenha o fogo sido selvagem ou deliberado, na floresta ou no campo, pois um agricultor que limpa a terra com um fósforo e um incêndio à escala de uma paisagem são a mesma química em escalas diferentes. Ambos injetam calor no solo, e o solo guarda o recibo. Com um clima mais quente e mais seco, vemos multiplicar-se a variedade descontrolada: fogos que se propagam mais longe, queimam mais quente e voltam com mais frequência, à medida que a frequência dos incêndios de alta severidade e a área total queimada aumentaram, ambas, desde a década de 1970 19. A resposta honesta tem três escalas de tempo e uma ressalva recorrente: depende, quase inteiramente, de quão quente o solo ficou, e por quanto tempo.

O fogo não é uma coisa só: o que o solo de fato sente

A primeira coisa a separar é o fogo no ar do fogo no solo. A intensidade do front de chamas, essa parede de fogo e sua pluma, é o que observamos e tememos. Mas o solo está por baixo, e o solo é um mau condutor de calor. Ele é, na prática, seu próprio isolante. Uma compilação global de temperaturas do solo medidas durante incêndios reais e queimas prescritas constatou que a maioria dos fogos aquece apenas os primeiríssimos centímetros, e que abaixo de meio centímetro de profundidade as temperaturas raramente ultrapassam 300°C 3. A exceção é o combustível que arde em profundidade, uma camada de turfa, um espesso tapete de serapilheira ou uma pilha de troncos, capaz de queimar baixo e devagar por horas ou semanas e levar o calor muito mais fundo. Foi isso que manteve o solo da Gironde em chamas por meses, e o que permitiu aos incêndios canadenses de 2023 queimar até a turfa e o permafrost, liberando carbono de camadas de solo que uma chama de superfície de passagem jamais alcançaria 9.

Na superfície, os números são violentos. Incêndios de vegetação arbustiva foram registrados perto de 964°C ao nível do solo, e a combustão completa de pilhas de troncos em um pinhal do Oregon atingiu em média 759°C na superfície, com picos acima de 1100°C 36. No entanto, mesmo sob esses megatroncos, as temperaturas letais para as raízes e os organismos do solo alcançaram cerca de 10 cm de profundidade e não mais que isso, com nada mensurável a 30 cm 6. O calor é real, mas é superficial, e é breve. Isso importa porque a maioria dos estudos de laboratório mantém o solo a uma temperatura fixa por meia hora ou uma hora, muito mais tempo do que um front de chamas de passagem, e por isso tende a superestimar o que acontece em um campo real 3.

O fator que mais governa a profundidade que o calor atinge é a água. Um solo úmido gasta a energia do fogo fazendo a água ferver na superfície em vez de transmiti-la para baixo. Em queimas controladas de combustível lenhoso, um solo com 20% de umidade volumétrica ou mais úmido extinguiu o pulso letal de calor a 2.5 cm e abaixo, enquanto o mesmo solo completamente seco levou temperaturas letais até 10 cm 4. Um fogo de estação seca e um fogo de estação úmida sobre um mesmo terreno são, do ponto de vista do solo, dois eventos diferentes. O mesmo vale para os limiares que convém ter em mente. Cerca de 60°C, de forma sustentada, bastam para matar as raízes e a maioria dos organismos do solo, embora esse número seja uma regra prática e não uma linha rígida, pois os organismos variam e a duração importa tanto quanto o pico 78. A matéria orgânica começa a se consumir entre aproximadamente 200 e 300°C, e o nitrogênio começa a se volatilizar e a partir na forma de gás a partir de cerca de 200°C. Passando de 450°C, o carbono orgânico daquela camada praticamente desapareceu.

Mova os controles e a lição se impõe depressa. Uma temperatura de superfície feroz sobre um solo seco envia a zona letal vários centímetros abaixo e consome o carbono da camada superior. O mesmo fogo sobre um solo úmido quase não toca nada abaixo da pele da superfície. É por isso que a severidade do fogo, definida pelos pedólogos como a perda de matéria orgânica acima e abaixo do solo, prevê muito melhor o que acontece ao solo do que a altura das chamas.

O primeiro ano: cinzas, uma onda de nutrientes e água que não infiltra

Nas semanas seguintes a um fogo, a superfície do solo pode parecer, no papel, melhorada. A cinza é alcalina e rica nos nutrientes minerais que estavam imobilizados na biomassa queimada, de modo que um solo superficial queimado muitas vezes mostra um salto no pH e uma onda de potássio, cálcio, magnésio, fósforo e nitrogênio amoniacal disponíveis 122. Esse é o grão de verdade dentro da velha intuição do agricultor de que a queima “alimenta” a terra. Por uma temporada, em uma queima de baixa severidade, ela pode. As sementes de muitas plantas adaptadas ao fogo são induzidas a germinar pela química da fumaça e do carvão, e o solo limpo, fertilizado e ensolarado é, por um breve momento, um bom lugar para se ser uma plântula 19.

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O problema é que essa onda é um saque, não um depósito. Os nutrientes da cinza já estavam no sistema, retidos nas plantas e na serapilheira e reciclando lentamente. O fogo converte um estoque lento e retido em um pulso rápido e móvel, e boa parte dele não permanece. O nitrogênio e o enxofre são as perdas mais claras: eles se volatilizam na chama e deixam o local na forma de gás, razão pela qual uma meta-análise global de quase 300 estudos de campo encontrou o nitrogênio do solo em queda de cerca de 15% depois do fogo, ao lado de uma queda semelhante do carbono do solo 2. O pico de amônio é real, mas o capital total de nitrogênio do solo em geral diminuiu.

A mudança de maior consequência do primeiro ano é física, e é quase invisível. Quando a matéria orgânica queima, parte do vapor que ela libera se recondensa sobre partículas de solo mais frias um pouco abaixo da superfície e as reveste de um filme ceroso e hidrofóbico. O resultado é uma camada hidrofóbica, em geral situada entre dois e quatro centímetros de profundidade, que impede a chuva de infiltrar. Em quatro megaincêndios californianos recentes, o tempo que uma gota de água levava para penetrar no solo passou de menos de um segundo antes do fogo para mais de dez minutos depois dele 11. Essa repelência é mais forte após fogos de severidade alta e moderada e, deixada em paz, se dissipa por conta própria à medida que o umedecimento e o congelamento degradam as ceras, tornando-se em geral indetectável em cerca de um ano 10. Durante esse ano, porém, o solo perdeu discretamente boa parte de sua capacidade de aceitar água. Tudo o que é difícil no médio prazo decorre disso.

Os anos intermediários: o solo que vai embora

Se o primeiro ano é uma questão de química, os anos seguintes são uma questão de gravidade. Uma encosta queimada perdeu o dossel, a serapilheira e as raízes que antes interceptavam a chuva e mantinham a superfície coesa, e por baixo ela pode abrigar uma camada que repele a água em vez de absorvê-la. A primeira tempestade intensa depois de um fogo encontra uma superfície preparada para escoar em vez de infiltrar, e leva o solo consigo. Essa é a consequência de médio prazo mais danosa do fogo, e é a que transforma um evento recuperável em um evento degradado.

Plate 02

As magnitudes são grandes. Em encostas severamente queimadas no Colorado, a produção de sedimentos nos primeiros cinco anos foi em média de 32 toneladas por hectare, contra praticamente nada das encostas vizinhas não queimadas 12. Um estudo em Montana mediu 1157 gramas de solo perdidos por metro quadrado no ano do fogo, retornando ao nível de fundo à medida que o terreno se revegetava ao longo dos anos seguintes 13. Em sítios mediterrâneos, o escoamento aumentou de 150 a 375% e a perda de solo de 100 a 800% imediatamente após a queima 15. Quando as pessoas rio abaixo falam de fluxos de detritos pós-fogo e de reservatórios assoreados, é desse solo que estão falando, chegando tudo de uma vez.

Aqui está a parte que muda o que se faz a respeito. Durante anos a camada repelente à água foi responsabilizada pela erosão pós-fogo, mas experimentos de campo cuidadosos que separaram os dois fatores constataram que a perda da cobertura protetora do solo importava mais do que a própria repelência 12. A cinza e a cobertura protegem a superfície do solo do impacto das gotas de chuva e impedem que ela se sele em uma crosta; retire essa cobertura e o solo erode, seja ele repelente ou não. Isso é uma boa notícia, porque a cobertura é algo que se pode restaurar, e aponta diretamente para a intervenção que funciona.

A ferramenta torna a prioridade visível. A inclinação define o que está em jogo, mas a cobertura define o resultado. Uma encosta nua, íngreme e queimada pode perder dezenas de vezes mais solo do que uma intacta, e o modo mais rápido de baixar esse número não é lutar contra a inclinação, mas repor a cobertura sobre o solo antes da primeira grande chuva.

A sombra longa: o que o fogo deixa para sempre

Ao longo de décadas, o fogo mantém dois livros-caixa no solo, e eles apontam em direções opostas. No débito está a matéria orgânica perdida. Aquela queda média de 15% do carbono do solo nem sempre é recuperada, e sob fogos repetidos a perda se acumula: em pinhais mediterrâneos queimados duas vezes, o horizonte orgânico de superfície inteiro havia desaparecido, e as frações de carbono lábil, facilmente recicladas, dos solos queimados de forma recorrente caíram até um terço 220. Um fogo frequente, com pouco tempo demais entre os eventos para que a camada de serapilheira e a comunidade microbiana se reconstruam, é como um solo é desgastado. Na escala de um bioma inteiro, o débito pode ser assombroso: a temporada de incêndios canadense de 2023 liberou algo da ordem de 650 milhões de toneladas de carbono, em grande parte da queima de solos orgânicos e não de árvores, e fez a floresta boreal passar de sumidouro de carbono a fonte no ano 9.

No crédito está uma dádiva peculiar e durável: o carbono pirogênico. A combustão incompleta transforma uma pequena fração da biomassa queimada, da ordem de alguns por cento, em carvão e outros resíduos carbonizados cuja estrutura aromática e condensada resiste à decomposição 17. Esse é, em essência, o mesmo material que o biochar deliberadamente adicionado aos solos, e tratamos de sua contabilidade em detalhe em Biochar: remoção de carbono, resposta do solo e a questão contábil. Essa meta-análise global encontrou o carbono pirogênico em alta de cerca de 40% depois do fogo, mesmo enquanto o carbono total caía 2. Estima-se que cerca de metade do carbono pirogênico produzido pelos incêndios de vegetação persista por séculos 16, e em savanas moldadas pelo fogo ele pode representar 14% de todo o carbono do solo, e localmente até 40% 18.

A evidência mais clara de que o carvão pode construir solo em vez de apenas marcar sua destruição está na Amazônia. Espalhadas pela bacia há manchas de terra preta, solos antropogênicos escuros e férteis que os povos pré-colombianos criaram, em parte, incorporando carvão a uma terra que de outro modo era pobre. Séculos mais tarde, esses solos ainda contêm até setenta vezes mais carbono negro do que a terra ao redor, e continuam férteis, porque as superfícies oxidadas do carvão retêm os nutrientes que a chuva tropical de outro modo levaria embora 31. É a demonstração mais límpida de que o carbono pirogênico pode ser ao mesmo tempo durável e útil. O detalhe está em como ele foi feito: a terra preta veio de fogos frios, abafados, produtores de carvão, e não das queimas quentes e abertas que dominam hoje.

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É tentador ler isso como o fogo armazenando carbono para nós, e parte da contabilidade pendeu nesse sentido. Eu seria cauteloso. O carbono pirogênico é estável, não eterno: estimativas cuidadosas de renovação situam seu reservatório lento na ordem de séculos, cerca de 800 anos, e não os milênios que muitas vezes se supõem, e os fogos repetidos consomem lentamente o carvão já presente no solo 17. A leitura honesta do longo prazo é que o fogo desloca a matéria orgânica do solo para um total menor, mas uma forma mais estável. Em um sistema que queima de leve e raramente, isso faz parte do funcionamento do solo. Em um sistema que agora queima mais quente e mais vezes, as perdas do lado do débito estão superando os ganhos lentos e estáveis do lado do crédito.

A ferramenta de recuperação carrega em miniatura a afirmação central do artigo. Essa mesma meta-análise constatou que o carbono e o nitrogênio do solo retornavam aos níveis anteriores ao fogo cerca de dez anos depois dele, em média, mais cedo do que muitos supõem 2. Mas uma média esconde suas caudas. Uma queima de baixa severidade em um sítio protegido volta ao nível de referência em poucos anos. Uma queima de alta severidade em uma encosta nua, sangrando carbono encosta abaixo a cada tempestade, pode se estabilizar décadas depois em um déficit permanente. A diferença entre esses dois futuros é sobretudo a diferença entre não fazer nada e proteger o solo.

O fogo do agricultor: corte e queima e restolho

Nem todo fogo deliberado é igual. Dois dos mais antigos fogos agrícolas da Terra fazem coisas quase opostas ao solo sob eles, e vale a pena tratá-los separadamente, porque um pode ser um trato viável e o outro é, na maior parte das vezes, uma perda lenta.

Corte e queima: o mais antigo dos tratos

Nos trópicos, da Amazônia à bacia do Congo até as terras altas do Sudeste Asiático, centenas de milhões de pessoas ainda cultivam por agricultura itinerante: derrubam uma parcela de floresta, deixam secar, queimam e cultivam a clareira por alguns anos antes de seguir adiante e deixá-la recrescer. O fogo é deliberado, e seu primeiro efeito sobre o solo é a onda de cinzas que já encontramos, um pulso genuíno de nutrientes e uma elevação do pH que sustenta as primeiras colheitas 27. Feita em baixa intensidade e em ciclo longo, é uma das mais antigas maneiras sustentáveis de cultivar um solo tropical pobre.

O trato só se sustenta se o pousio for longo o bastante. A queima volatiliza quase todo o carbono e o nitrogênio contidos na vegetação derrubada, da ordem de noventa e cinco por cento, de modo que os nutrientes que chegam ao solo são pagos à custa do estoque muito maior que sobe em fumaça 30. Se o sistema permanece em equilíbrio ou é lentamente exaurido resume-se a saber se os anos de pousio repõem o que os anos de cultivo e o fogo retiram 28. Onde a pressão demográfica encurta o pousio, a balança pende do equilíbrio para o esgotamento. Nas florestas úmidas do leste de Madagascar, os períodos de pousio caíram de oito a quinze anos para três a cinco anos em poucas décadas, e cada fogo favoreceu gramíneas resistentes e amantes do fogo em detrimento das árvores que retornavam, até que a floresta cedeu lugar a um campo sem árvores, de pouca utilidade para quem quer que seja 29. É de novo a lição do incêndio, nas mãos de um agricultor: é o regime que decide o resultado, não o fogo isolado.

Existe uma versão desse fogo que constrói solo em vez de exauri-lo, e a diferença é cinza contra carvão. Uma queima quente e aberta transforma a biomassa sobretudo em gás e um pouco de cinza efêmera. Uma queima fria, abafada e privada de oxigênio a transforma em carvão, o carbono pirogênico durável por trás dos solos de terra preta. É por isso que o “corte e carbonização” vem sendo reexaminado como alternativa ao corte e queima, e é a mesma ideia do biochar, que abordamos em Biochar: remoção de carbono, resposta do solo e a questão contábil. O fogo é a mesma ferramenta; o resultado depende de como se deixa que ele queime 31.

Restolho: subtração pelo fogo

O outro fogo agrícola é o que se ateia para eliminar os resíduos de cultura após a colheita, e é um bicho mais manso. A queima de restolho é rápida, em geral ateada quando o solo abaixo ainda retém alguma umidade, e termina em minutos, de modo que o golpe imediato ao solo costuma ser pequeno. Um estudo sobre a queima de restolho de arroz no centro da Tailândia constatou que o fogo simplesmente não era quente o bastante para alterar a comunidade bacteriana do solo logo em seguida, embora a cinza ainda tenha elevado o pH e os nutrientes por um tempo 22. Se um fogo de restolho fosse um evento isolado, seu principal custo seria a fumaça, não o solo.

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Nunca é um evento isolado, e seu dano é lento e cumulativo, operando por subtração. Cada tonelada de palha queimada é uma tonelada de carbono e nutrientes que de outro modo teria alimentado o solo ao se decompor, enviada em fumaça em vez disso. Nas planícies de arroz e trigo do norte da Índia, onde apenas algumas semanas separam uma cultura da seguinte, algo como 116 milhões de toneladas de resíduos são queimadas em um único ano, retirando bilhões de quilogramas de carbono orgânico do orçamento do solo e enchendo o ar de nitrogênio reativo e material particulado fino 2425. Ensaios que comparam a queima com a restituição da palha mostram claramente o custo no solo: biomassa microbiana e respiração reduzidas em cerca de metade e um terço sob a queima, com uma assinatura nítida de estresse microbiano onde os resíduos são incinerados em vez de deixados 2623.

Os órgãos reguladores, da União Europeia à Índia, restringem a queima a céu aberto de resíduos, de maneira desigual e com sucesso variável, porque a aritmética raramente a favorece. Uma queima destinada a poupar duas semanas de trabalho troca um ativo durável, os resíduos que teriam se tornado matéria orgânica do solo, por uma conveniência pontual, e de vez em quando, no dia errado e com o vento errado, por um incêndio como o que abriu este artigo.

Positivo ou negativo? Depende do regime, não do evento

Então, o fogo é bom ou mau para o solo? A pergunta não tem uma resposta única porque mira a unidade errada. Um fogo isolado não é nem uma coisa nem outra. As savanas, muitas florestas de pinheiros, os matagais mediterrâneos e as matas boreais evoluíram com o fogo e dependem dele, e uma queima leve nesses sistemas pode ser neutra ou até restauradora: limpa a serapilheira, induz a germinação e devolve nutrientes à superfície 719. A vida do solo está bem adaptada para sobreviver a ele. Os organismos se abrigam no solo fresco abaixo da camada letal e recolonizam a partir daí, desde que o uso da terra não mude e a vegetação retorne antes que o solo seja levado pela água 7.

A África demonstra o ponto em escala continental. Mais da metade de todas as terras que queimam no planeta a cada ano é savana africana, e quase toda ela é ateada deliberadamente, temporada após temporada, por povos que manejam o pastoreio e a terra 3332. Não são solos sendo destruídos. São solos que queimam em um compasso regular há tanto tempo que as gramíneas, as árvores esparsas e os micróbios se construíram em torno disso, e boa parte de seu carbono repousa em segurança sob a superfície, fora do alcance das chamas. O fogo aqui está mais perto da roçada do que da catástrofe, o que também explica por que simplesmente suprimi-lo não é uma vitória climática fácil.

O que decide o resultado é o regime, não o evento: quão severo é o fogo, com que frequência ele retorna e o que vem depois dele. Gire qualquer um desses controles no sentido errado e uma perturbação superável torna-se degradação duradoura. É precisamente isso que um clima em aquecimento vem fazendo. Uma síntese global constatou que os danos do fogo à biogeoquímica do solo se concentravam em climas frios, florestas de coníferas e onde quer que os fogos estejam ficando mais intensos e mais frequentes, com alguns efeitos persistindo por décadas 21. O perigo não é que o fogo seja novo para essas paisagens. É que o fogo chega mais quente, maior e mais vezes do que o solo aprendeu a absorver ao longo da evolução, e com menos tempo para se recuperar entre um e outro.

O que se pode de fato fazer: medir, estabilizar, restaurar

A resposta prática se divide em três gestos, em ordem. O primeiro é medir, porque “o solo está bem” e “o solo está arruinado” são ambos palpites enquanto ninguém verifica. A severidade da queima pode ser mapeada a partir de imagens de satélite, usando a diferença do índice de queima normalizado antes e depois do fogo, para direcionar a atenção aos locais onde o terreno foi mais atingido. Nessas áreas, um punhado de medições de campo lhe diz com o que você está lidando: carbono e nitrogênio do solo em base de massa equivalente, para que uma mudança na densidade aparente não o engane, um teste de penetração da gota d’água para a repelência, que leva minutos, e um simples teste de infiltração. Percorremos a lógica de amostragem por trás desse tipo de comparação antes e depois em Qual deve ser o tamanho da sua campanha de amostragem de carbono do solo?

O segundo gesto é estabilizar, e a janela é curta. A ferramenta de erosão já revelou a resposta: repor a cobertura sobre o solo antes da primeira chuva forte. Uma revisão sistemática de tratamentos pós-fogo constatou que a cobertura morta funciona, que a palha e o mulch de madeira superam o hidromulch pulverizado, e que o benefício é maior exatamente onde é mais necessário, em terreno severamente queimado, quando a cobertura é levada acima de cerca de 70% 14. Barreiras ao longo da encosta ajudam; a semeadura ajuda mais lentamente. A única coisa a não fazer é rodar máquinas sobre uma superfície queimada frágil e quebrar a estrutura que resta.

O terceiro gesto é restaurar, e é sobretudo uma questão de paciência e de não piorar as coisas. Deixe a vegetação se restabelecer, acrescente matéria orgânica onde fizer sentido e, acima de tudo, mantenha o fogo longe do local tempo suficiente para que a serapilheira e a comunidade microbiana se reconstruam. Em áreas de cultivo, o equivalente é a intervenção mais simples de todo este artigo: parar de queimar os resíduos e restituí-los ao solo. A recuperação depois do fogo é genuinamente possível. Só que não é automática, e quase tudo o que a decide acontece no primeiro ano.

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