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    Caracterización y riesgos de salinización de los suelos de la red de riegos del Bajo Segura
    (2016-01-25) García Navarro, Ana Francisca; Sánchez Navarro, Antonio; Marín Sanleandro, Purificación; Ortiz Silla, Roque; Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología
    El objetivo general es realizar un estudio de los suelos de la Vega Baja del Segura, para determinar la evolución espacio-temporal de la salinización durante el periodo 2002-2006 y establecer la distribución cartográfica de los componentes y propiedades que más influyen en la misma. También, determinar la capacidad de uso y fertilidad de estos suelos, para definir los programas de gestión adecuados para la conservación y mejora de la aptitud agrícola de cada suelo. Se han seleccionado 9 perfiles repartidos por toda el área de estudio y 26 muestras de capa arable a dos profundidades, 0-30 cm y 30-60 cm, siguiendo una malla de muestreo de 3x3 km o 1,5x3 km en las zonas más afectadas por sales y realizado tres muestreos: 2002, 2004 y 2006. En cada muestra se ha analizado carbono orgánico, nitrógeno total, pH en H2O y KCl, carbonato cálcico, conductividad eléctrica en el extracto de saturación (CE), cationes y aniones del extracto de saturación, capacidad de cambio catiónico, granulometría, elementos asimilables y fósforo asimilable. Además, se ha calculado la razón de absorción de sodio (RAS) y el porcentaje de sodio de cambio (PSC). Los suelos más abundantes son Fluvisoles, que se encuentran homogéneamente distribuidos en toda el área y Solonchaks, en el extremo septentrional, próximos a la Laguna del Hondo. Los Solonchacks son fundamentalmente Gléyicos, Sódicos y Calcáricos, mientras que los Fluvisoles, son todos Calcáricos y Áricos., también pueden ser Sódicos y Gipsíricos. Tienen un perfil de tipo Ap-C, A-Cz, Ap-Cgyz, donde los horizontes C están afectados por acumulación de sales solubles, yeso o hidromorfía. Los valores de materia orgánica son bajos, mientras que los de nitrógeno son bastante elevados, y la relación C/N, es baja, lo que hace que exista una tendencia a la mineralización del humus. Son muy calcáreos, con pHs básicos, capacidad de cambio media y en los que la arcilla y el limo son las fracciones granulométricas predominantes. Los contenidos en N, P, K, P, Cu y Zn son bastante elevados, debido sobre todo al empleo excesivo de fertilizantes, mientras que el Fe y Mn se encuentran en bajas concentraciones, lo que puede ser debido al pH básico de los suelos que hace que se encuentren inmovilizados y no disponibles para las plantas. Durante el periodo de estudio, en Solonchaks se ha producido un incremento de la CE, mientras que en Fluvisoles la CE apenas ha sufrido cambios. Tampoco aparecen diferencias significativas de CE entre superficie y profundidad, por lo tanto, no podemos afirmar que exista un flujo de sales ascendente o descendente. Los Solonchaks se consideran suelos extremadamente salinos y fuertemente salinos, y en los Fluvisoles el 48% de las muestras son ligeramente salinas, 43% salinas y el 9% fuertemente salinas. Los valores medios de RAS en Solonchaks no han variado a lo largo de los 4 años de estudio, aunque sí se han detectado aumentos significativos en Fluvisoles. En 2006, el 27% son no sódicas, 54% ligeramente sódicas, 4% moderadamente sódicas, 4 % fuertemente sódicas y 11% extremadamente sódicas. En cuanto a la capacidad de uso agrícola, un 42% de los suelos estudiados no tienen aptitud agrícola (N), el resto son aptos (S), un 23% es moderada (S2) y un 35% es baja o marginal (S3). En todas las muestras existe un factor limitante: salinidad, granulometría, toxicidad y/o drenaje. Como medidas para mejorar el aprovechamiento agrícola destacan las destinadas a disminuir la salinidad y a mejorar la estructura del suelo y es aconsejable promover la conservación de las zonas marginales próximas a la Laguna del Hondo favoreciendo la implantación de vegetación de tipo halófilo. ABSTRACT The general aim of this PhD Thesis is to study the soils in the Vega Baja, in order to determine the spatio-temporal evolution of soil salinity during the period 2002-2006, and to establish the spatial distribution of the soil constituents and properties influencing it. In addition, to determine the land use capacity and fertility of these soils, in order to assess suitable management programs suitable for the conservation and improvement of their agricultural capacity. 9 soil profiles, distributed all over the study area, and 26 arable layer samples taken at two different depths (0-30 and 30-60 cm) following a 3x3 km sampling grid (1.5x3 km in the most salt-affected zones) were selected and three sampling were carried out (2002, 2004 and 2006). In each sample, soil organic carbon, total nitrogen content, pH in water and Kcl 1M , calcium carbonate, electrical conductivity of the saturation extract, anions and cations of the saturation extract, cation exchange capacity, soil particle distribution, assimilable elements and available phosphorus were determined. In addition, the Sodium Adsorption Ratio (SAR) and the Exchangeable Sodium Percentage (PSC) were calculated. The most common soil types were Fluvisols, homogeneously distributed all over the study area, and Solonchaks, described in the septentrional end, near the El Hondo lagoon. These Solonchaks are mostly Gleyic, Sodic or Calcaric, while all the Fluvisols were classified as Calcaric and Aric, and could also be Sodic and Gypsiric. The soil profiles were Ap-C, Ap-Cz, and Ap-Cgyz, where the C horizons were affected by soluble salt accumulation, gypsum or hydromorphy. Organic matter contents were low, while total nitrogen contents were quite high, and the C/N ratio was accordingly low, with an emerging tendency towards humus mineralization. The soils are quite calcareous, with alkaline pHs, and have an intermediate cation exchange capacity, being clay and silt the prevailing particle fractions. The elements (N, P, K, P, Cu y Zn) contents were quite high, due mostly to excesive use of fertilizers; on the other side, Fe and Mn contents were found in low concentrations, maybe due to the alkaline pH of the soils that induces inmobilization, so they are not available for plants. During the study period, an increase of EC was observed in Solonchaks, while in Fluvisols the EC remained constant. No differences were observed in the EC values between sampling depths, and therefore it can not be stated that an ascending or descending salt flux has occurred during the study period. Solonchaks are considered extremely or strongly saline soils, and among the Fluvisols, 48% of the samples are slightly saline, 43% saline and 9% strongly saline. No variation in the average values of SAR in Solonchaks were observed in the 4 years of study, although significant increases were detected in Fluvisols. In 2006, 27% of the samples were not sodic, 54% slightly sodic, 4% moderately sodic, 4% strongly sodic, and 11% extremely sodic. Reading the agricultural use capability, the 42% of the studied soils were classified as not suitable for agriculture (N), the 23% as moderately suitable (S2) and the remaining 35% as marginally suitable (S3). In all samples, there is a limiting factor: salinity, texture, toxicity and drainage. As management measures to enhace the agricultural use, those focused to decrease salinity and to improve soil structure can be emphasized. It is also recommended to promote the conservation of marginal areas near the El Hondo lagoon, supporting the implantation of halophyle vegetation.
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    Construyendo materia orgánica en suelos degradados bajo clima semiárido mediante el uso de enmiendas orgánicas
    (Universidad de Murcia, 2021-01-28) Coll Almela, María Dolores; Hernández Fernández, Mª Teresa; García Izquierdo, Carlos; Escuela Internacional de Doctorado
    El Objetivo General de este trabajo de Tesis Doctoral ha sido la evaluación de la capacidad y eficacia del manejo de diferentes enmiendas orgánicas, a diferentes dosis, y en distintos escenarios (suelos no agrícolas y agrícolas) y distintas escalas de tiempo (corto, medio y largo plazo), para construir nuevos y estables pools de C orgánico en el suelo y así, asegurar la sostenibilidad de suelos agrícolas y no agrícolas de zonas semiáridas. Se han contemplado diferentes estrategias de manejo: i) aplicación única de enmienda orgánica a dosis elevada con el objetivo de restaurar suelos no agrícolas abandonados muy degradados; ii) aplicación de enmiendas orgánicas a dosis bajas y de manera continuada a suelos agrícolas de zonas semiáridas. Con tal fin, los objetivos específicos planteados han sido los siguientes: Evaluación de la construcción de materia orgánica (pool de C) generada con el tiempo, como consecuencia directa de la enmienda orgánica. Contribución a la sostenibilidad a través de parámetros que nos permitan describir el estado de calidad y salud de los suelos degradados no agrícolas y agrícolas. Búsqueda de nuevos modelos de representación e interpretación de los resultados obtenidos en ensayos de aplicación de enmiendas orgánicas a corto, medio y largo plazo mediante el uso de técnicas de análisis de regresión. La monitorización de estos ensayos de recuperación de suelos, tanto agrícolas como no agrícolas, fue realizada atendiendo a los siguientes parámetros: -Parámetros agronómicos: físico-químicos (textura, pH, densidad, capacidad retención hídrica, estabilidad agregados), contenido en materia orgánica y parámetros nutricionales (carbono total, nitrógeno total, carbono orgánico total y soluble, sustancias húmicas, macro y micronutrientes). - Parámetros ambientales: conductividad eléctrica, Na+, nitratos, nitrógeno soluble y metales pesados. - Parámetros relacionados con la diversidad microbiana: actividades enzimáticas, respiración microbiana y análisis de la estructura de la comunidad microbiana. Con los datos obtenidos a partir de un espectro de parámetros tan diversos, podremos conseguir información sobre la capacidad de estos suelos para construir nuevos pools de C orgánico, incrementando la fertilidad y asegurando la sostenibilidad de estos suelos degradados. Como Conclusión General de este trabajo de Tesis Doctoral se puede señalar que la adición de enmiendas orgánicas de diferente origen y grado de estabilidad a suelos semiáridos degradados, tanto agrícolas como no agrícolas, dota a estos de una mayor calidad y una mejoría general de sus propiedades agronómicas y relacionadas con la diversidad microbiana, sin afectar negativamente al medio ambiente, siempre sobre la base del empleo de enmiendas de calidad y con manejo adecuado de las mismas. Este impacto sobre la calidad del suelo dependerá del tipo de manejo de la enmienda, de su naturaleza y dosis de aplicación, y de las características del suelo (textura, propiedades físicas y físico-químicas) sobre el que se aplica. El estudio a diferentes escalas de tiempo, nos ha permitido constatar que los suelos semiáridos no pierden su capacidad de respuesta a las entradas de materia orgánica exógena, siendo capaces de desarrollar y mantener un pool de C al cabo del tiempo, gracias una cobertura vegetal estable en aquellos suelos desprovistos de vegetación. Es importante destacar que el efecto de las enmiendas sobre la calidad del suelo no es puntual, sino persistente en el tiempo consiguiendo restaurar y mantener la fertilidad edáfica en estos ecosistemas. La adición de fuentes de C exógenas (enmiendas orgánicas de calidad) a suelos de clima semiárido con un manejo adecuado, se puede considerar, después de nuestro estudio, como una estrategia sostenible y necesaria si se quiere conservar y mantener en condiciones óptimas un Recurso Natural tan importante como el SUELO.
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    Dynamics of carbon in degraded semiarid soils : effects of organic amendments and associated soil microbial communities= Dinámica del carbono en suelos degradados de zonas semiáridas: implicación de enmiendas orgánicas y comunidades microbianas asociadas
    (2015-10-05) Torres Bocero, Irene Florentina; García Izquierdo, Carlos Javier; Bastida López, Felipe; Facultad de Biología
    El suelo desempeña funciones de gran importancia para el sustento de la vida en este planeta pero la desertificación producida en el mismo, en las zonas áridas o semiáridas, repercute notoriamente en una abundante pérdida de materia orgánica, y por tanto de carbono orgánico, la cual afecta negativamente a la calidad y la sostenibilidad del suelo. La recuperación del carbono orgánico del suelo hacia unos valores umbrales suficientes para poder gestionar sus funciones básicas es de vital importancia. Por este motivo, la presente Tesis Doctoral tiene como Objetivo entender el ciclo del carbono en suelos semiáridos y el desarrollo de estrategias para la restauración de estos suelos. Para ello nos hemos centrado particularmente en la capacidad que presenta este tipo de suelo para responder a fuentes de carbono exógenas derivadas de residuos vegetales, el papel que desempeña la comunidad microbiana en la degradación de estas fuentes de carbono, y su relación con los ciclos biogeoquímicos de los elementos importantes (C, N y P), con particular incidencia en el del carbono. Se maneja como Hipótesis general de trabajo de esta Tesis Doctoral el hecho de que las comunidades microbianas de suelos áridos y semiáridos tienen una limitada capacidad para el procesamiento de sustratos carbonados, a consecuencia del escaso contenido en materia orgánica que presentan habitualmente estos suelos. Con el objetivo de obtener una información completa sobre la dinámica del carbono orgánico y las enmiendas orgánicas de origen vegetal en relación con las poblaciones microbianas asociadas a su procesamiento, se abordan experimentos en condiciones controladas de laboratorio y campo. La primera parte de la Tesis (Capítulos 1, 2 y 3) se realizó en condiciones controladas de laboratorio, mediante la utilización de tres moléculas de origen vegetal de distinta complejidad: glucosa, celulosa y lignina; dichas moléculas son parte fundamental de los propios restos vegetales que entran al suelo de forma natural. Estas moléculas se utilizaron en su forma enriquecida en 13C (isótopo estable del carbono) con el objetivo de trazar a alta resolución la dinámica de estas materias orgánicas y las poblaciones microbianas implicadas en su procesamiento. En estos experimentos se aplicaron, entre otras, técnicas basadas en el análisis de la composición isotópica del CO2, fracciones hidrosolubles de C, y de sustancias húmicas, así como la composición isotópica de ácidos grasos (PLFA-SIP). Mediante este conjunto de técnicas se pudo trazar exhaustivamente el ciclo del C, evaluando su persistencia, mineralización y las poblaciones microbianas asociadas con la dinámica de estas moléculas. La segunda parte de la Tesis (Capítulos 4 y 5) se realizó a nivel de campo, lo cual representa un escenario real para el estudio de la restauración de suelos. En el Capítulo 4, se evaluó el efecto a largo plazo de enmiendas orgánicas de origen vegetal (residuos de poda fresco y compostado) y de su dosis (150 y 300 t ha-1) en las propiedades químicas, bioquímicas y microbiológicas de un suelo semiárido. Para ello se emplearon diferentes técnicas para medir los cambios en la actividad microbiana después de la adición de la materia orgánica, así como el análisis de ácidos grasos fosfolípidos y el perfil fisiológico de las comunidades microbianas para estudiar los cambios en la biomasa y estructura de la comunidad. En el Capítulo 5, se estudió el efecto que ejerce la adición enmiendas orgánicas a largo plazo en las enzimas involucradas en el ciclo del carbono bajo condiciones semiáridas, además de su influencia en la biomasa y la estructura de la comunidad microbiana. Además, se pretendió completar el conocimiento del ciclo del carbono en este tipo de suelos mediante el estudio de la diversidad de isoenzimas que presentan la celulasa y β-glucosidasa empleando la zimografía. Los cambios provocados en el tamaño de la biomasa microbiana y la estructura de la comunidad microbiana por la adición de las enmiendas fueron estudiados mediante el análisis de los ácidos grasos fosfolípidos. Haciendo una visión global de esta Tesis Doctoral, podemos concluir que los suelos semiáridos, a pesar de su avanzado estado de degradación y no recibir abundantes entradas de C orgánico, presentan una alta disponibilidad biótica para gestionar materia orgánica de origen vegetal de distinto nivel de complejidad y estabilidad. Se ha observado que sólo una pequeña fracción de la comunidad microbiana es capaz de degradar las formas más complejas de carbono, pero esta fracción microbiana es fundamental para el inicio del ciclo del carbono en suelos semiáridos y, por tanto, para la sostenibilidad de estas áreas. Además, las entradas de materia orgánica al suelo mejoran la calidad de los suelos semiáridos a largo plazo, aumentando el contenido en carbono orgánico en los mismos, favoreciendo el crecimiento de la biomasa microbiana y variando la estructura funcional de la comunidad microbiana, como una adaptación ecológica a la presencia de nuevos metabolitos en el suelo derivados de dichas materias orgánicas. Por otro lado, la adición de moléculas compuestas únicamente por carbono, no sólo ejerce un efecto sobre el ciclo del carbono si no que también influye sobre otros ciclos biogeoquímicos como el del nitrógeno o el fósforo como hemos podido ver por los cambios producidos en la actividad enzimática relacionada con estos elementos. Este hecho implica que estos ciclos no pueden considerarse independientes si no que actúan de forma conjunta para condicionar la calidad y sostenibilidad de un suelo. Soil plays a highly important role in sustaining life on earth but soil desertification, in arid and semiarid areas, negatively impacts on a significant loss of organic matter, and therefore of organic carbon, which negatively affects the quality and sustainability of the soil. In such degraded soils, it is of vital importance to restore levels of soil organic carbon to sufficient thresholds to maintain its basic functions. For this reason, the aim of this Doctoral Dissertation is to understand the carbon cycling of semiarid soils and the development of strategies for soil restoration. To reach this goal we have focused on the following topics in particular: the ability of this type of soil to respond to exogenous sources of carbon derived from plants; the role of the microbial community in the degradation of these carbon sources; and the link between these carbon sources and the biogeochemical cycling of the important elements (C, N and P), with a particular focus on carbon. The general working Hypothesis of this Doctoral Thesis is that the microbial communities in arid and semiarid soils have a limited capacity for processing carbonaceous substrates as a result of the low content of organic matter usually found in these soils. In order to obtain complete information concerning the dynamics of organic carbon and plant-derived organic amendments with respect to the microbial populations associated with processing of this organic matter, we conducted experiments in both controlled laboratory and field conditions. The first part of the thesis (Chapters 1, 2 and 3) was carried out in controlled laboratory conditions using three molecules of varying complexity: glucose, cellulose and lignin. These molecules are an essential part of the natural plant inputs to soil. We used glucose, cellulose and lignin molecules enriched with 13C (a stable isotope of carbon) in order to track the dynamics of these organic materials and the microbial populations involved in their processing in high resolution. In these experiments we applied, among other techniques, those based on the analysis of the isotopic composition of CO2, water-soluble fractions of C and of humic substances and the isotopic composition of fatty acids (PLFA-SIP). These techniques made it possible to thoroughly track the C cycle, evaluating the persistence and mineralisation of C in addition to the microbial populations associated with the dynamics of the added molecules. The second part of the thesis (Chapters 4 and 5) was carried out in the field, which represents a real setting for the study of soil restoration. In Chapter 4, we evaluated the long-term effects of plant-derived organic amendments (fresh and composted pruning waste) and of the applied dose (150 and 300 t ha-1) on the chemical, biochemical and microbiological properties of a semiarid soil. Different techniques were used to measure the changes in microbial activity after the addition of organic matter. Furthermore, phospholipid fatty acid analysis and the microbial community-level physiological profile were used to study changes in the biomass and the structure of the microbial community Finally, in the Chapter 5, we studied the long-term effect of organic amendments on the enzymes involved in the carbon cycle in semiarid conditions. In this chapter, we also evaluated the influence of organic amendments on microbial biomass and community structure. Furthermore, we aimed to complete our knowledge of the carbon cycle in semiarid soils by studying the diversity of isoenzymes exhibiting cellulase and β-glucosidase activity by zymography. Changes caused by the amendments in the biomass and the structure of the microbial community were studied by phospholipid fatty acid analysis . Taking a global picture of this Doctoral Thesis, we have reached the conclusion that semiarid soils, despite their advanced state of degradation and the fact they have not received much organic C input, nevertheless have a high level of biotic availability for handling plant-derived organic matter of different levels of complexity and stability. We observed that only a small fraction of the microbial community is able to degrade the more complex forms of carbon, but this microbial fraction is crucial for starting the carbon cycle in semiarid soils and therefore for the sustainability of semiarid areas. Moreover, adding organic matter to the soil improves the quality of semiarid soils in the long term. Indeed, organic amendments increase the content of organic carbon in such soils at long-term, favour the growth of the microbial biomass and change the functional structure of the microbial community as an ecological adaptation to the presence of new soil metabolites derived from the organic matter added. Furthermore, the addition of molecules composed solely of carbon not only has an effect on the carbon cycle but also influences other biogeochemical cycles such as the nitrogen and phosphorus cycles, which we were able to observe through changes in the enzyme activity related to these elements. This implies that these cycles cannot be considered as independent from one another but that they in fact act together to determine the quality and sustainability of a soil.
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    Estudio de la distribución espacial y cartografía digital de algunas propiedades físicas, químicas e hidrodinámicas de suelos de la cuenca del Segura
    (2015-12-02) Blanco Bernardeau, Arantzazu; Alonso Sarriá, Francisco; Ortiz Silla, Roque; Sánchez Navarro, Antonio; Facultad de Biología
    En esta tesis doctoral se combinan técnicas estadísticas y el uso de sistemas de información geográfica para modelizar y representar algunas propiedades de la capa arable de los suelos de la Región de Murcia que tienen relación con su capacidad de almacenamiento de humedad. El primer objetivo es elaborar modelos a escala regional que permitan predecir el contenido de diversos constituyentes del suelo (carbono orgánico, carbonato cálcico total o equivalente, y fracciones granulométricas), representando cartográficamente el resultado de los modelos obtenidos. El segundo objetivo es la obtención de modelos que permitan predecir las mismas variables a escala local, para compararlos con los modelos obtenidos anteriormente a escala regional y analizar las diferencias entre ellos. El tercer objetivo es validar funciones de transferencia obtenidas en una revisión bibliográfica para la estimación de las propiedades hídricas de los suelos (densidad aparente, contenido de agua a capacidad de campo y en el punto de marchitamiento), y comparar su desempeño con nuevas funciones de edafotransferencia calibradas con los datos disponibles para los suelos de la región de Murcia. Las fuentes de información utilizadas para la predicción de las propiedades físico-químicas fueron tres bases de datos de suelos; el Modelo digital de elevaciones (MDE) con una resolución de 25 m; datos climáticos procedentes de 625 estaciones climáticas; el mapa de usos y coberturas de suelo de CORINE Land Cover de 1990, y el mapa digitalizado de suelos elaborado por la CARM. Estos datos fueron analizados con el programa estadístico R y los sistemas de información geográfica GRASS y SAGA, obteniendo un total de 181 variables, posteriormente estandarizadas. De ellas, se han eliminado las que presentaban un alto grado de colinealidad usando el método del Factor de Inflación de la Varianza. Para la obtención de los modelos, se ha utilizado un método de regresión-krigeado, en el cual la tendencia fue ajustada utilizando diferentes técnicas paramétricas y no paramétricas, y los residuos mediante técnicas de krigeado. Se elaboraron 11 modelos con el programa estadístico R para cada una de las variables estudiadas, utilizando un sistema de validación cruzada con 5 bloques: los cuatro primeros se utilizaron para la calibración y el último para la validación. El ajuste a los datos observados se expresó a través de la correlación y el valor de RMSE. Los modelos a escala regional elaborados, a pesar de no ser capaces de reflejar toda la variabilidad espacial mostrada por las propiedades seleccionadas, sirven para estimar sus valores medios. En todos los modelos a escala regional, el método de Random Forest con validación cruzada en bloques fue el que mejor resultado proporcionó, incluyendo mayoritariamente variables climáticas, los tipos de suelos y coberturas y algunas variables geomorfométricas. El contenido de carbono orgánico y carbonato cálcico los que obtienen un mejor resultado y una mejor estructura espacial de los residuos, que pudieron interpolarse con Krigeado ordinario, mientras que las fracciones granulométricas obtuvieron modelos con mayores valores de error y menores correlaciones y la estructura espacial de los residuos es peor. En el caso de los modelos a escala local, no se produce un aumento de la capacidad predictiva. De las funciones de edafotransferencia obtenidas en la revisión bibliográfica, la que mejor resultado proporciona para las tres variables hídricas estudiadas fue la de Barahona y Santos (1981). El uso de los datos disponibles para calibrar nuevas funciones no mejora el resultado. A pesar de la propagacion de errores en los mapas de variables físicoquímicas, se considera que los mapas de variables hídricas ofrecen una estimación satisfactoria de estas propiedades edáficas. This PhD Thesis combines statistical techniques and the use of Geographic Information Systems to model and map some water storage capacity features of the soil arable layer in the Region of Murcia. The first objective involves regional scale models to predict and map the amount of several soil components (organic carbon, total or equivalent calcium carbonate and texture fractions). The second objective is to obtain models to predict the same soil properties at a local scale, in order to compare them with the models obtained at the regional scale and to analyse the differences between them. The third objective is to validate pedotransfer functions from the literature for the estimation of hydrological properties of the soil (bulk density, soil water content at field capacity and permanent wilting point), and to compare their accuracy with new pedotransfer functions calibrated with the soil data available for the Region of Murcia. The information sources used for the prediction of the physical-chemical soil properties were three soil data surveys; the Digital Terrain Model (DTM) at a 25m resolution; climatic data from 625 weather stations; the CORINE Land Cover map from 1990, and the map of soil classes digitalized by the Region of Murcia Autonomous Community (CARM). These data were analysed using the statistical software R and the geographic information systems GRASS and SAGA, obtaining 181 variables that were subsequently standarized. Afterward, those showing a higher collinearity were removed using the Variance Inflation Factor method. In order to obtain the predictive models, a regression-kriging method was selected, in which the trend was adjusted using different parametric and non-parametric techniques, and the residuals were interpolated using ordinary kriging. For each selected soil component, 11 models were tested using different packages of R. A 5-Fold-Cross-Validation method was used, in which the first 4 blocks worked as calibration set, and the last fifth block worked as validation set. The goodness of fit of each model was measured through the correlation between measured and predicted values and the value of RMSE. The models performed at the regional scale are useful to estimate the mean values of the selected soil properties, although they are not able to explain all the spatial variability of the selected properties. In all of them, the Random Forest method with 5-Fold-Cross-Validation was the technique that obtained better results, including mainly climatic predictors, soil classes and covers, and some morphometric features. The highest goodness of fit and the best spatial structure of the residuals were obtained for Soil Organic Carbon and total calcium carbonate contents. On the other hand, The models for the texture fractions obtained lower correlations, higher error values and also a worst spatial structure of the residuals. The accuracy of the models at the local scale was no better than at the regional scale. Regarding the pedotransfer functions obtained from the literature, the best results for the three hydrological properties were obtained with the Barahona and Santos (1981) equation. The use of the available data to calibrate new pedotransfer functions did not improve these results. Notwithstanding the error propagated from the maps of physical-chemical soil parameters, it can be considered that the maps of the hydrological soil properties provide a good estimation of these edaphic attributes.
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    Evaluación de los gases de efecto invernadero en el compostaje de alperujo y de la inmovilización de carbono en su aplicación al suelo
    (2014-02-06) Serramiá Moreno, Nuria; Sánchez Monedero, Miguel Ángel; Roig García-Ferrández, Asunción; Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología
    El compostaje tiene gran interés debido a su potencial para degradar y estabilizar el contenido en materia orgánica (MO) de los residuos, que pueden ser utilizados en agricultura como enmiendas orgánicas. En la actualidad, la aplicación de compost al suelo puede tener un valor añadido como estrategia para reducir la concentración de CO2 atmosférico mediante la estabilización de carbono orgánico en el suelo. Con este fin, son de especial interés los residuos ricos en lignocelulosa, cuyo compostaje dará lugar a un material altamente humificado que minimiza la posterior degradación del carbono a CO2 y favorece la incorporación de la MO del compost al suelo. Esta estrategia es de especial interés en las zonas de clima mediterráneo y semiárido donde los suelos agrícolas sufren además graves problemas degradativos debido a las pérdidas de carbono orgánico. El alperujo, residuo procedente de la extracción del aceite de oliva, tiene un alto contenido en lignocelulosa y compuestos fenólicos, características que favorecen la obtención de compost con un alto grado de madurez y estabilidad y que hacen que tenga una gran resistencia a la degradación. Así, el uso de este residuo como fuente de carbono, tras su compostaje, tiene importantes implicaciones en la inmovilización de carbono orgánico en el suelo. Sin embargo, los beneficios netos del compostaje de residuos orgánicos sobre el secuestro de carbono pueden verse contrarrestados por las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) con efectos potenciales negativos sobre el medio ambiente, tales como son el N2O y el CH4. El objetivo global del presente trabajo es evaluar el impacto ambiental del compostaje de alperujo mediante el estudio de las emisiones de GEI generados durante el proceso y del potencial del compost obtenido para la inmovilización de carbono en suelos enmendados. Los objetivos parciales de la presente memoria han sido: • Determinar el efecto de la composición química de la mezcla inicial de residuos sobre la velocidad de descomposición de la MO (duración del proceso) en el compostaje de alperujo. • Cuantificar la concentración de los gases CO2, CH4 y N2O generados durante el compostaje de alperujo para valorar el efecto de la composición inicial de las pilas y de la fuente de nitrógeno sobre la magnitud de las emisiones. • Evaluar la influencia de la composición y del grado de estabilización de las mezclas de compost en la estabilización de carbono orgánico en suelos enmendados, simulando condiciones ambientales normales. • Cuantificar la cantidad de carbono procedente de las enmiendas de compost de alperujo que puede quedar estabilizado entre las diferentes fracciones de carbono húmico del suelo, bajo condiciones óptimas para la mineralización. Para conseguir estos objetivos, se estudió la evolución de cinco pilas elaboradas a escala industrial empleando distintas proporciones de alperujo, diferentes agentes estructurantes y fuentes de nitrógeno. El sistema de ventilación empleado fue el de pila móvil. Las muestras de los gases CO2, CH4 y N2O se recogieron en la cima de las pilas mediante un sistema de cámara cerrada. Por último se realizaron ensayos con suelos enmendados con las mezclas de compost de alperujo para el estudio de las dinámicas de mineralización y humificación. Los resultados muestran que el uso de compost de alperujo como enmendante orgánico resulta eficaz en la estrategia de estabilizar carbono en el suelo a largo plazo. Hay un beneficio neto al final del proceso dada la resistencia del material a la degradación durante su compostaje y la baja mineralización de carbono tras su aplicación al suelo. A esto se suma el escaso impacto ambiental de su compostaje controlado, evaluado por la baja emisión de CH4 y N2O. Composting is a suitable low-cost strategy for the valorisation of organic wastes as soil amendments. The interest of this technology lies in its potential to degrade and stabilise the organic matter (OM) content of the wastes. At present, the application of compost to the soil could have an added value as a strategy to reduce the atmospheric concentration of CO2 by the stabilisation of organic carbon in the soil. To that end, is of special interest the composting of lignocellulosic wastes due to the quality of the compost obtained: a highly humified material which minimise the subsequent carbon mineralisation and contribute to the stabilisation of waste carbon in soil. This strategy is particularly important in Mediterranean areas, where a large proportion of agricultural lands have been degraded by loss of organic matter and other processes that reduce soil productivity. Two-phase olive mill waste (TPOMW), the main by-product generated by the two-phase centrifugation system, is characterised by a large content of OM, mainly of lignocellulosic nature, and by the presence of polyphenols. These are favourable physicochemical properties to produced a highly humifed compost which can promote long-term stabilisation of waste organic carbon in soil. However, the net benefit of the composting of organic wastes on the carbon sequestration strategy could be counteracted with the emissions of CH4 and N2O generated during composting operations, since these gases have a warming potential higher than CO2. The global purpose of this work is to evaluate the environmental impact of TPOMW composting by studying the emissions of greenhouse gases (GHG) generated during the process and the potential of the obtained compost to sequester carbon in the amended soils. The partial aims have been: • To determine the effect of the initial chemical composition of the composting mixtures on the OM degradation rate (composting time) during TPOMW composting. • To quantify the emissions of CO2, CH4 and N2O during TPOMW composting and to study the relationship between the mechanisms involved in the gas production and the carbon and nitrogen cycles of the composting mixtures. • To evaluate the influence of the chemical composition and the degree of stabilisation of TPOMW composting mixtures on the stabilisation of organic carbon in amended soils under standard conditions. • To quantify the amount of waste carbon stabilised in different soil humic fractions, under optimum conditions for mineralization. To reach these goals, it has been studied the evolution of five composting mixtures prepared from TPOMW and different bulking agents and N sources. Composts were prepared in a pilot-scale plant by windrowing. A static closed chamber technique was used to measure CO2, CH4 and N2O fluxes from the surface of the composting pile. Finally, mineralization and humification dynamics were studied on different agricultural soils amended with TPOMW composting mixtures. Results show the effectiveness of the use of TPOMW compost as organic amendment to promote long-term stabilisation of waste carbon in soil. There is a net benefit at the end of the process due to the low degradation rate of TPOMW during composting and the low mineralization rate in soil. In addition, the environmental impact of a controlled TPOMW composting is scarce due to the low CH4 and N2O surface flux emission observed in the piles.
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    Mecanismos de secuestro de carbono en suelos semiáridos en función del tipo de uso y prácticas de manejo= Carbon sequestration mechanisms in semiarid soils according to land use and management practices
    (2014-09-22) García Franco, Noelia; Albaladejo Montoro, Juan; Martínez-Mena García, Mª Dolores; Facultad de Biología
    A nivel global se está produciendo una retroalimentación negativa en el ciclo terrestre del carbono con emisiones a la atmosfera de 3-6 Gt/año de CO2. Se estima que más de un 57% de la pérdida del C del reservorio terrestre es debido a la reducción del carbono orgánico del suelo (COS). Aunque, este proceso se puede revertir, mejorando la estructura del suelo a través de usos de suelo y prácticas de manejo sostenibles. Sin embargo, todavía hay necesidad de un mayor conocimiento científico sobre los mecanismos de estabilización del COS y los diferentes factores que intervienen en esa estabilización en zonas semiáridas. Esta tesis tiene como objetivo general llenar estos vacíos de conocimiento y proporcionar una base de datos y experiencia que permita determinar los mejores usos y prácticas de manejo sostenible en ambientes semiáridos. En el Capítulo 3 de esta tesis, se realizó un estudio a escala regional donde se determina la distribución de los contenidos de CO en el perfil del suelo, en función del tipo de uso, y se analizan los factores que controlan las variaciones en estos contenidos. Se establecen correlaciones entre los factores de control y la concentración de CO, para mejorar las predicciones sobre el impacto del cambio climático y uso del suelo sobre la materia orgánica de los suelos semiáridos. Los resultados mostraron que con las tendencias actuales del cambio climático, nuestras predicciones indican que los impactos, en el COS, serán mayores en la superficie, así, las estrategias para el secuestro de C deben estar focalizadas al secuestro en el subsuelo, preferentemente en áreas agrícolas, de suelos más profundos, mediante prácticas de manejo adecuadas. Teniendo en cuenta los resultados anteriores, los siguientes estudios de esta tesis estuvieron enfocados a adoptar medidas de protección y secuestro del CO en suelos semiáridos bajo dos de los usos más representativos: forestal y agrícola. En los capítulos 4 y 5 se estudió la dinámica de las propiedades del suelo, los stocks de CO y se discutieron los mecanismos de acumulación y estabilización del CO tras la reforestación de un matorral degradado con dos técnicas de reforestación. Los resultados mostraron que adecuadas técnicas de reforestación favorecen la capacidad potencial de secuestro de C de los ecosistemas reforestados y que pasados veinte años, aún están lejos de ser saturados, pudiendo continuar secuestrando C a medida que alcanzan la madurez. En la reforestación con adición de enmienda orgánica el aumento del pool de C lábil induce un aumento de la actividad microbiana, con cambios significativos en las comunidades de hongos. Estos cambios, promueven y activan los procesos de formación de nuevos macroagregados que actúan como núcleo de formación de microagregados ocluidos dentro de ellos y que están enriquecidos en CO, principalmente en la capa superficial. El capítulo 6 se estudia el efecto de diferentes prácticas de manejo en la dinámica y mecanismos de estabilización del COS. Los mayores aumentos en el total de CO del suelo y CO asociado a los agregados se han observado en el tratamiento de laboreo reducido y siembra verde (RTG) respecto al de no laboreo (NT), sugiriendo que la combinación de abono verde y laboreo reducido es una buena opción para el secuestro de CO: i) RTG representa continuos inputs de MO que, a su vez, activan: a) la protección física del CO a través de la formación de nuevos agregados y b) la protección físico-química asociado a las partículas minerales del suelo; y ii) es necesario un mínimo de laboreo porque favorece la incorporación de los restos vegetales a las capas más profundas del suelo, promoviendo así la formación de nuevos agregados. At present, in the terrestrial carbon (C) cycle a negative feedback is occurring, with emission to the atmosphere of 3-6 Gt CO2 per year through soil organic carbon (SOC), with the subsequent acceleration of climatic change. A 57% of loss from terrestrial C pool is estimated to have arisen from depletion of SOC. This part of the C cycle could be managed by improving soil structure through adequate and sustainable land uses and sustainable land management practices. However, the stabilization mechanisms of SOC and its relationship with different abiotic and biotic factors of the soil, under different situations of land use and management practices, in semiarid-areas are still quite unknown. The general objective of this thesis is to fill these gaps in knowledge and provide a valid set of data to be able to recommend the best uses and sustainable management practices for soil conservation and mitigation of climate change in semiarid environments. Chapter 3 of this thesis, describes the estimation, at the regional scale, of the distribution of OC contents in the soil profile, depending on the type of use, and discusses the factors that control the variations in these contents. Correlations between these factors and the concentration of OC are established, to improve predictions of the impact of climate change and land use on the organic matter of semiarid soils. The results obtained showed that with due to climate change impacts will be much greater in surface SOC; the strategies for C sequestration should be focused on subsoil sequestration, which was hindered in forestland due to bedrock limitations to soil depth. In these conditions, sequestration in cropland through appropriate management practices is recommended. Considering the above results, the following experiments of this thesis were focused to take protective measures and CO sequestration in semiarid soils under two of the most representative uses: forest and agricultural. Chapters 4 and 5, explores and discussed the dynamics of soil properties and OC stocks as well as the mechanisms of the accumulation and stabilization of SOC in semiarid areas, after the restoration of a degraded shrubland, with two reforestation techniques. The results showed that the C sequestration, through afforestation of semiarid areas, can be increased by using suitable afforestation techniques. Twenty years after planting, the potential capacity for C sequestration of the afforested ecosystems is far from being saturated and they will continue sequestering C as they reach maturity. In addition, in the afforestation with organic amendment, the increase of labile C pool linked to the changes in microbial activity and fungal community structure, promoted the formation of macroaggregates which acted as the nucleus for the formation of OC-enriched microaggregates inside, mainly in top soil. Chapter 6 is corresponding with an agricultural experimental area, where the impact of the management practices on carbon sequestration and agroecosystem sustainability are studied. The results obtained showed that the greatest increases in the total SOC and OC associated with the aggregates were found with the combination of green manure and reduced tillage (RTG) than no tillage (NT), suggesting that this practice is a good option for OC sequestration since: i) green manure represents a continuous OM input which activates the physical protection of OC through new aggregates formation and physico-chemical stabilization in mineral particles, and ii) minimum tillage is necessary because it favors the incorporation of plant material into deeper layers, promoting the formation of new aggregates in these layers.
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    Medidas y técnicas de conservación de los suelos en el medio rural: aplicación en España y la Región de Murcia
    (2015-12-21) Fernández Carrillo, Miguel Ángel; Belmonte Serrato, Francisco; Romero Díaz, María Asunción; Facultad de Biología
    Actualmente, la conservación de los suelos (CS) en el medio rural puede ser considerada como una asignatura pendiente en España. Consecuencia de una intensa mecanización y tecnificación agrícola, junto a la puesta en cultivo de grandes superficies de tierra en las últimas décadas, en muchos casos, realizadas en suelos de mediocre o muy baja calidad agronómica y en laderas con pendientes elevadas, dejando de lado las prácticas y estructuras de CS tradicionales, se ha visto muy favorecida la erosión hídrica. Por otro lado, posteriormente, el progresivo abandono de cultivos marginales (no rentables) ha provocado, aún con mayor intensidad, la aceleración de estos procesos erosivos, especialmente en litologías deleznables y poco consistentes. Esto da como resultado pérdidas de suelo fértil muy cuantiosas, no admisibles para nuestros territorios, además de otros graves problemas colaterales aguas abajo en infraestructuras, poblaciones, cultivos y, en última instancia, afectando a todos los ecosistemas presentes en las áreas afectadas, y con gran impacto en regiones del sur y sureste de España como la Región de Murcia, caracterizadas por frecuentes episodios de torrencialidad. Para minimizar este grave problema, una de las herramientas más relevantes con que cuenta actualmente el estado y los gobiernos regionales son los denominados Programas de Desarrollo Rural (PDRs); instrumentos político-administrativos de la PAC, que movilizan una importante cantidad de recursos financieros (fondos FEADER). En éstos, se contemplan medidas (líneas de ayuda) entre las que existen algunas con potencial relevancia o repercusión en la lucha contra la erosión y la CS. Igualmente, a nivel nacional e internacional, existen también una amplia muestra de iniciativas y proyectos relacionados con la conservación y restauración de suelos degradados y, en concreto, muchos de ellos abarcan el problema de la erosión y/o las técnicas y prácticas de CS, utilizando diferentes metodologías y enfoques para su estudio y, especialmente, para la difusión, demostración y/o extensificación de dichas técnicas y prácticas, contando con los diversos agentes interesados: investigadores, expertos técnicos, agricultores, entre otros. En el presente trabajo, se expone el resultado de la investigación llevada a cabo con el objetivo general de aportar un mayor grado de conocimiento sobre los PDRs aplicados y proyectos e iniciativas relacionadas con la CS, con especial atención a la Región de Murcia. Para ello, se contempla el estudio y análisis de los PDRs de las diecisiete CC.AA., correspondiente al periodo 2007-2013, y del Marco Nacional que lo respalda, donde se incluyen una serie de exigencias (BPAs y BCAM). Todo ello, fue realizado y armonizado con la finalidad de identificar y evaluar las medidas y submedidas con potencial de cara a la CS, así como las técnicas y prácticas concretas y requisitos administrativos contemplados en éstas. Además, como un caso regional concreto de un área con alto riesgo de desertificación, se ha estudiado la Región de Murcia, con un horizonte temporal mayor, para realizar en último lugar, una validación de algunas de las líneas con impacto en la CS, mediante un estudio en campo de una muestra importante de expedientes de ayudas. Igualmente, se ha incluido como avance, un breve análisis del recientemente aprobado PDR 2014-2020, con el fin de poder valorar la tendencia con respecto a anteriores programas de esta región. Finalmente, también se han estudiado una extensa muestra de iniciativas y proyectos relacionados con la CS, evaluando por un lado, las temáticas y líneas de estudio y, por otro, las herramientas y estratégicas seguidas por éstos, para el desarrollo procesos colaborativos entre los diferentes agentes involucrados y los métodos para la aplicación estas técnicas y prácticas en el medio rural. Entre los resultados obtenidos resaltar que: (i) las ayudas destinadas a forestación, en sus distintas modalidades, serían las más efectivas por su duración y cobertura y, en general, por sus buena implantación; (ii) en las explotaciones agrarias donde se continua ejerciendo una actividad productiva, tendríamos otro grupo de ayudas con interés (ayudas agroambientales). Se trata de un grupo bastante heterogéneo de distintas líneas, en el cual existe un elevado número de ellas que muestran tener cierto interés, al estar claramente alineadas con la mejora de las prácticas agrarias, o bien, favoreciendo la implantación y/o mantenimiento de estructuras estables de CS; (iii) en el caso concreto de la Región de Murcia, destaca la línea denominada precisamente “Conservación de suelos”, que contempla la ejecución de fajas de vegetación transversales a la pendiente, entre otros requisitos, aunque ésta sería sólo uno de los muchos ejemplos dentro de las distintas tipologías encontradas en toda España, tales como: sistemas de producción, prácticas agrícolas, ejecución de obras protectoras o de defensa, manejo de ganado, etc.; (iv) igualmente, se han hallado proyectos y acciones nacionales e internacionales de I+D muy relacionados con la CS, en los cuales existe información muy valiosa de las prácticas y técnicas estudiadas o evaluadas, además de las metodologías aplicadas para alcanzar una adecuada difusión e implantación a mayor escala, aspecto de gran importancia de cara a que todos estos trabajos tengan finalmente impacto real y supongan un avance social para el medio rural; (v) por último, gracias a todos los estudios y análisis llevados a termino en el trabajo, se han podido realizar una serie de aportaciones o sugerencias para la mejora de estos programas o de líneas de interés científico y social, pensando en la continuación de estudios relacionados con la temática de esta tesis. Palabras clave: conservación de suelos, erosión, medio rural, desarrollo rural, PDR, medidas agroambientales, forestación, buenas prácticas agrarias, condicionalidad. SUMMARY Nowadays, soil conservation (SC) in the rural areas can still be considered as a pending signature in Spain. The consequence of an intensive agricultural mechanisation and technification over the last decades, the cultivation of large surfaces of land with mostly mediocre or very bad agronomic quality soil, as well as high slopes hillsides, leaving aside the traditionally practices and structures of SC, has greatly favoured water erosion. On the other hand, the gradual abandonment of marginal crops (unprofitable) accelerated these erosive processes, specially on friable and inconsistent lithologies. As a result of that, an important quantity of fertile soil has been lost, which can not be permitted in our territory, besides others serious collateral problems downstream on infrastructures, settlements, crops and eventually, concerning all ecosystems in the areas affected, having a high impact on south and south-eastern regions of Spain like the Region of Murcia, characterized by frequent episodes of torrential nature. In order to minimise the consequences of this serious issue (water erosion), one of the more relevant tool currently available to the state and regional governments are the nominated Rural Development Programs (RDP); political-administrative instruments of the CAP that mobilises a significant quantity of financial sources (the EAFRD). These programmes include measures (such as grant lines), some of them with relevance or potential repercussions on erosion control and SC. At the same time, both at national and international level, also exist a wide range of initiatives and projects related to the conservation and restoration of degraded soil. Many of them cover the erosion issue and/or techniques and practices of SC using different methods and approaches for their studies, specially for dissemination, demonstration and/or extensification of these techniques and practices, counting with the diverse stakeholders: researchers, technical experts, farmers, among others. In the present study, the results of this research are presented with the general objective to contribute to a greater knowledge about the RDP applied and projects and initiatives related to SC, with special attention to the Region of Murcia. In order to do so, the RDP of the seventeen autonomous regions corresponding to the 2007-2013 period has been studied and analysed, as well as the corresponding national framework that supports them, including a series of requirements (GAP and GAEC). The whole study has been made and harmonized in order to identify and assess the measures and submeasures with emphasis to SC as well as the techniques, practices and administrative requirements included inside it. Furthermore, as a regional case of an area with high risk of desertification, the Region of Murcia has been studied with a longer time horizon to finally validate some of the lines with impact on SC, through a field study of an important sample of grant files. At the same time, a short analysis of the recently approved RDP 2014-2020 has been included as introduction to asses the tendency in respect to the previous programmes of this region. Finally, a wide sample of initiatives and projects related to SC has been studied assessing, on one hand, the topic and the lines of study and on the other, the tools and approaches followed to the development of collaborative process between the different stakeholders and the methods to the application of these techniques and practices on the rural areas. The following conclusions can be highlighted from this study: (i) the grants used to afforestation, in their different modalities, are the most effective measures due to the duration and coverage and in general for their proper implementation; (ii) the farms with a productive activity, could have another group of grants available (agri-environment grants). This is a rather heterogeneous group with different lines, in which a high number of them show to have a certain interest to be clearly aligned themselves with the improvement of the agricultural practices, or to favour the implementation and/or maintenance of steady structures of SC; (iii) in the specific case of the Region of Murcia, it just highlights the line named “Soil conservation”, that takes into account the realisation of vegetation strips across the slope, among other requirements. However, this would only be one of the many examples within the different types of grant lines found in Spain, such as: production systems, agricultural practices, implementation of protective or defence works, livestock management and so on; (iv) it has been found national and international R&D projects and actions closely related to SC, in which exist information highly valuable about the practices and techniques studied and assessed, moreover the methods applied to reach a suitable large scale dissemination and implementation, that is a very important aspect for all kind of works with real impact and it supposes a social advance for the rural areas; (v) finally, thanks to the studies and analysis carried out in this work, a series of contributions and suggestions with regard to the improvement of these programmes or the lines of scientific and social interest has been able to made, for further study in relation to the subject of this thesis. Key words: soil conservation, erosion, rural areas, rural development, RDP, agri-environmental measures, afforestation, good agricultural practices, conditionality.
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    Reciclado en suelos de lodos de refinería : nuevas aproximaciones para la biodegradación de hidrocarburos mediante el manejo de enmiendas orgánicas.
    (2013-11-06) Rodríguez Alhama, Irene; García Izquierdo, Carlos; Hernández Fernández, Mª Teresa; Moreno Ortego, José Luis; Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología
    Los lodos procedentes de las plantas de refino del petróleo, son residuos con una elevada concentración de hidrocarburos, que son unas moléculas altamente tóxicas para las plantas y los microorganismos e invertebrados que habitan el suelo donde se encuentran, y constituyen un riesgo potencial para la salud. Una de las prácticas de gestión de los mismos ha sido su vertido a suelo en zonas controladas y su posterior tratamiento mediante técnicas de biorremediación de bajo coste, como son el landfarming y la fitorremediación, entre otras. En un suelo, la presencia de hidrocarburos provoca la alteración e inhibición de la microbiota del suelo. Es esta microbiota la principal encargada de degradar los contaminantes del suelo, por lo que es de vital importancia conocer su estructura a nivel funcional y molecular, para incentivar a las colonias microbianas encargadas de degradar los hidrocarburos y asegurar así el éxito de las técnicas de biorremediación aplicadas. Para este fin se adicionarán enmiendas orgánicas como son el biosólido de depuradora (fresco granulado o compostado), que mejorará las condiciones del suelos para albergar a los microorganismos a la vez que permitirá reciclar los biosólidos en el suelo. Teniendo en cuenta estas premisas, se establece como objetivo general de este trabajo la evaluación de la eficacia de técnicas de biorremedición tales como el landfarming y la fitorremediación cuando se emplean en suelos semiáridos contaminados con hidrocarburos (procedentes de lodos de refinería), como de la utilidad de la adición a estos suelos de biosólidos (frescos o compostados) como estrategia para incrementar la eficacia de estos procesos de descontaminación, consiguiendo acortar los tiempos necesarios para la degradación de dichos hidrocarburos y una mayor degradación de los más recalcitrantes. También se planteó como objetivo, profundizar en el conocimiento de la estructura y funcionalidad de la comunidad microbiana de estos suelos. Metodología Durante los ensayos realizados en este trabajo de Tesis se analizarán algunos factores físico-químicos, principalmente el tipo de horizonte y su profundidad, aireación, pH, presencia de metales pesados y sales, condiciones ambientales (temperatura y hmnedad), contenido de nutrientes y materia orgánica, y otros factores biológicos como la presencia de microorganismos y la adaptación de estos microorganismos al medio contaminado con los hidrocarburos a través de técnicas moleculares independientes de cultivo (PCR, DGGE, secuenciación del ADN). El perfil fisiológico para la utilización de las distintas fuentes de C de las comunidades microbianas se realizó mediante la tecnología BIOLOG-CLPPs. Como conclusión general de esta memoria de Tesis Doctoral podemos decir que el uso de landfarming, seguido de fitorremediación, como técnicas complementarias de biorremediación, resulta eficaz para el tratamiento de suelos con hidrocarburos recalcitrantes procedentes del reciclado en los mismos de lodos de refinería. Además, la adición de enmiendas orgánicas, en particular biosólido granulado y compost de biosólido, mejora la eficacia de estas técnicas debido principalmente, al aporte de fuentes carbonadas al suelo que incentivan el desarrollo de las poblaciones microbianas autóctonas del mismo, adaptadas a la presencia del hidrocarburo y por tanto responsables de la metabolización del mismo, con la consecuente reducción de su presencia en los suelos tratados. Hemos comprobado, asimismo, que la presencia de hidrocarburos en el suelo y el proceso de landfarming con y sin enmienda, tiene un efecto potenciador de la actividad microbiana del suelo en general, que ha sido revelado por la medida de algunos parámetros bioindicadores de la calidad microbiológica del suelo como la actividad deshidrogenasa, algunas actividades hidrolasas, ATP, etc., también afecta a la diversidad microbiana de estos suelos siendo las Actinobacterias y miembros Ascomycota los principales grupos bacterianos y fúngicos, respectivamente, responsables de la metabolización de los hidrocarburos recalcitrantes presentes en el suelo. Refinery sludge originates as a residue with a high concentration of hydrocarbons. One of the most widespread refinery sludge management practices is that of discharging the sludge into the soil in controlled areas and then treating it using inexpensive bioremediation techniques (landfarming). Hydrocarbons are molecules that are highly toxic to plants, microorganisms and invertebrates that live in the soil where the molecules are found. They also pose a potential health risk, which increases when there is greater resistance to hydrocarbon degradation. One of the main consequences of the presence of hydrocarbons in a particular soil is the inhibition and alteration of the soil microbiota, which plays a key role in breaking down soil contaminants. It is therefore of vital importance to understand the genetic and functional diversity of the microbiota in the soil and to succeed in activating the microbial colonies responsible for degrading hydrocarbons, therefore ensuring the success of the bioremediation techniques applied. Given these assumptions, the general objective of this work is therefore to evaluate the effectiveness of bioremediation techniques like landfarming and phytoremediation when used in semi-arid soils with a high hydrocarbon content (from refinery sludge). The goal is also to assess the utility of adding biosolids (granules or composted) to such soils as a strategy for increasing the efficiency of these bioremediation processes, thus reducing the time required for hydrocarbon degradation and increasing the degradation of the most recalcitrant hydrocarbons. Also is objective in this work, deepen your knowledge of the structure and function of the microbial community of these soils. Metodology During assays in this Thesis Work, It is therefore necessary to monitor these properties by analysing certain physico-chemical factors, mainly the type of horizon and its depth, aeration, pH, the presence of heavy metals and salts, environmental conditions (temperature and humidity), nutrient content and organic matter. It is also necessary to track other biological factors such as the presence of microorganisms and their level of adaptation to the environment with hydrocarbons using molecular techniques independent of cultivation (PCR, DGGE, DNA sequencing). Furthermore, physiological profiles were analysed using the BIOLOG-CLPPs method in order to use the different sources of C in the soil microbial communities. As a general conclusion of this Thesis memory, we can say that the use of landfarming, followed by phytorremediación, bioremediation as complementary techniques, effective for the treatment in soil with recalcitrant hydrocarbons for recycling of its of refinery sludge. Also organic amendments addition, including fresh or composting sewage sludge, improve the effectiveness of these techniques, mainly due to the contribution of carbon sources to soil that incentivize the development of aoutochthonous microbial populations, adapted to the presence of hydrocarbons and therefore responsible for metabolization, and consequently responsible for the reduction of its presesnce in soils treated. We also cheked, that the presence of hydrocarbons in soil and landfarming process with and without amendment, has a potentiating effect on soil microbial activity, has been releaved by some parameters bioindicators of soil microbiological quality as dehydrogenase activity, some hydrolases activity, ATP, etc., also affects microbial activity of theses soils, with the Actinobacteria and members Ascomycota, major bacterial and fungal groups, respectively, responsible for the metabolism of recalcitrant hydrocarbons present in the soil.