Construyendo materia orgánica en suelos degradados bajo clima semiárido mediante el uso de enmiendas orgánicas

Abstract

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.

The overall objective of this Doctoral Thesis work has been the evaluation of the capacity and effectiveness of the management of different organic amendments, at different doses, different scenarios (non-agricultural and agricultural soils), and different time scales (short, medium and long term), to build new and stable pools of organic C in the soil, and thus, ensuring the sustainability of agricultural and non-agricultural soils in semiarid areas. Different management strategies have been considered: i) a sole application of organic amendment at high dose, with the objective of restoring seriously degraded non-agricultural abandoned soils; ii) application of organic amendments at low doses and on a continuous basis, to agricultural soils in semi-arid areas. To this end, the following specific objectives have been established: Evaluation of the construction of organic matter (C pool), generated over time, as a direct consequence of the organic amendment. Contribution to sustainability through parameters that allow us to describe the quality and health status of degraded, non-agricultural and agricultural soils. Search for new models of representation and interpretation of results obtained in short-, medium- and long-term organic amendment application trials, using regression analysis techniques. Monitoring of these soil recovery, both agricultural and non-agricultural, was carried out according to the following parameters: -Agronomic parameters: physical-chemical (texture, pH, density, water holding capacity, aggregate stability), organic matter content and nutritional parameters (total carbon, total nitrogen, total organic carbon, soluble carbon, humic substances, macro and micronutrients). - Environmental parameters: electrical conductivity, Na+, nitrates, water soluble nitrogen and heavy metals. - Microbial diversity related parameters: enzyme activities, microbial respiration and analysis of the structure of the microbial community. With data from such a diverse spectrum of parameters, we can get information on the ability of these soils to build new pools of organic C, increasing fertility and ensuring the sustainability of these degraded soils. As a General Conclusion of this work of Doctoral Thesis it can be noted that the addition of organic amendments of different origin and degree of stability to degraded semi-arid soils, both agricultural and non-agricultural, gives them a higher quality and a general improvement in their agronomic properties and in those related to microbial diversity, without adversely affecting the environment, always on the basis of the use of quality amendments and with appropriate management. This impact on soil quality will depend on the type of management of the amendment, its nature and application dose, and the characteristics (texture, physical and physical-chemical properties) of the soil on which it is applied. The study at different time scales, has allowed us to observe that semi-arid soils do not lose their capacity to respond to exogenous organic matter inputs, being able to develop and maintain a pool of C over time, thanks to the development of a stable plant cover in those soils devoid of vegetation. It is important to note that the effect of the amendments on soil quality is not ad hoc but persistent over time, restoring and maintaining edaphic fertility in these ecosystems. The addition of exogenous C sources (quality organic amendments) to semi-arid soils with an adequate management can be considered, after our study, as a sustainable and necessary strategy to conserve and maintain in optimal conditions a Natural Resource as important as SOIL.