Uso de biosólidos para el establecimiento de especies leñosas en medios mediterráneos degradados

Laburpena

La recurrencia y severidad de las perturbaciones que afectan a los ecosistemas forestales pueden superar ciertos umbrales, a partir de los cuales la recuperación espontánea es improbable y se hace necesaria una intervención. Numerosos estudios han destacado el papel de los residuos orgánicos en la recuperación de los procesos biológicos del suelo que permiten reestablecer cierto nivel de fertilidad a corto plazo, mejorar las características físico-químicas de los suelos degradados y recuperar la cubierta vegetal. La puesta en marcha de estos procesos incrementa la probabilidad de instalación de especies forestales clave y de recuperación de la estructura y función de estos ecosistemas. Los lodos de depuradora o presentan altos contenidos de materia orgánica y nutrientes que, a priori, les confieren un alto potencial para su utilización en la restauración de zonas degradadas. Debido al espectacular incremento de la producción de biosólidos durante las dos últimas décadas, su incorporación en trabajos de restauración supone, además, una alternativa interesante para promover la diversificación frente a otros destinos, principalmente su aplicación agrícola. En función de diversos factores bióticos y abióticos, el efecto sobre la vegetación puede ser muy variable. Su aplicación forestal actúa positivamente sobre eventuales limitaciones hídricas y nutricionales a corto plazo, mejorando el establecimiento y crecimiento posterior de las plantas introducidas. Aun así, pueden presentarse efectos deletéreos sobre las plantas introducidas atribuidos a procesos de competencia con la vegetación natural, desequilibrios nutricionales y fitotoxicidad por acumulación de sales solubles en la rizosfera. En zonas secas y semiáridas, los efectos de la fertilización se pueden traducir, además, en un aumento del estrés hídrico, que podría ser letal. Por otra parte, el uso de enmiendas orgánicas en la restauración de zonas degradadas (así como su inclusión en otros ámbitos forestales) puede implicar la entrada de metales pesados y otros contaminantes en suelos naturales, lo que podría entrañar diversos riesgos ambientales. Existe una gran diversidad de respuestas de las plantas a los metales pesados a nivel intra e interespecífico. Actualmente disponemos de poca información acerca de la dinámica de los metales en medios forestales mediterráneos y de su potencial toxicidad sobre especies leñosas típicas de estos ambientes. El objetivo general de esta tesis es evaluar los efectos de la aplicación de biosólidos sobre suelo y planta en repoblaciones forestales en medios mediterráneos, así como su viabilidad técnica, y contribuir a optimizar el uso de estos productos en estos medios. La hipótesis de partida es que el uso de distintos tipos de biosólidos en la restauración forestal de zonas secas y semiáridas mejora el establecimiento y desarrollo inicial de los brinzales introducidos, sin suponer riesgos medioambientales asociados a la acumulación de metales pesados en planta. Los resultados obtenidos mostraron que la aplicación de lodos concentrados en trabajos de repoblación mediante ahoyado plantea fuertes limitaciones técnicas. La dificultad de mezcla del biosólido con el suelo provocó cambios físicos en el hoyo de plantación e incrementó en exceso los valores de salinidad, contribuyendo a acentuar el estrés hídrico estival. Los tratamientos que evitaban el contacto directo de las raíces con la zona de mezcla mejoraron notablemente la supervivencia y el estado hídrico de los brinzales durante el primer verano. Después, la mortalidad prácticamente se estabilizó y el mayor crecimiento inicial de los pinos enmendados se mantuvo constante o incrementó en algunos tratamientos respecto a las plantas control, al menos en los 5 años posteriores. El mejor estado nutricional de los brinzales y la mayor disponibilidad de nutrientes y materia orgánica en el hoyo de plantación fueron responsables de los buenos resultados de crecimiento de Pinus halepensis a medio plazo, mientras que Quercus ilex no mostró efectos positivos de las enmiendas. En la siguiente experiencia realizada se determinó el efecto y las diferencias causadas por la utilización de dos formas valorizadas del mismo biosólido: seco y compostado. Igualmente se observó que el uso de biosólidos aumentó el crecimiento de los brinzales introducidos de P. halepensis, pero no su supervivencia. Los brinzales introducidos se mostraron sensibles al incremento de estrés específico del sitio, como la ocurrencia de intensos períodos de sequía junto con el incremento de la salinidad y, probablemente, factores físicos del suelo. Esto sugiere que las consideraciones tenidas en cuenta cuando se utiliza biosólidos en zonas secas y semiáridas, pueden ser diferentes a las que se debe tener en zonas con estrés hídrico menos acusado. Además, observamos que el uso de ambas enmiendas puede intensificar los efectos de la sequía mediante competencia subterránea con la vegetación natural e incluso, con dosis mayores de 30 Mg ha-1, reducir la disponibilidad de agua en el hoyo de plantación. En este estudio encontramos que el uso de biosólidos compostados, con su capacidad para liberar sales y nutrientes de forma gradual, muestra ventajas cuando el biosólido se aplica en una sola ocasión, ya que sus efectos son más prolongados que los de los biosólidos no compostados. Aun así, su aplicación debe ir acompañada de una adecuada elección de la dosis y de una correcta preparación del terreno para evitar episodios de mortalidad asociados a períodos de sequía intensa. La ausencia de efectos negativos específicos de los metales pesados contenidos en los biosólidos sobre las plantas en los experimentos en campo dio pie a preguntarnos sobre la viabilidad del uso de biosólidos con contenidos de metales pesados altos en restauración. A inicios de 2003, el 10% de los lodos enviados a vertedero en la Comunidad Valenciana eran desechados por su excesivo contenido de Cu, Ni o Zn. La aplicación de biosólidos enriquecidos con niveles relativamente altos de Cu, Zn y Ni en lisímetros de alta capacidad y plantación de Pinus halepensis sobre 3 suelos forestales comunes de las áreas forestales de la Comunidad Valenciana tuvo un efecto mínimo sobre el desarrollo inicial de los brinzales en nuestras condiciones experimentales, debido probablemente a una mayor limitación hídrica que las presentes en los dos experimentos anteriores (de campo), a la rápida colonización en profundidad de los lisímetros, que pudo diluir los efectos del suelo fertilizado, y a un estado nutricional inicial óptimo de las plantas utilizadas. Los biosólidos enriquecidos incrementaron la concentración de metales pesados en plantas, pero éstos se mantuvieron siempre muy por debajo de niveles fitotóxicos. Los brinzales que recibieron biosólidos sin adición de metales pesados mostraron una leve reducción de la concentración de Cu y Zn en acículas, lo que repercutió negativamente en su estado fisiológico durante el período seco. Este efecto se atenuó con la incorporación de metales. Los resultados sugieren que las limitaciones nutricionales de estos ambientes (suelos carbonatados, pH alto, clima semiárido), incluyendo la baja disponibilidad de la mayoría de micronutrientes, pueden ser parcialmente aliviadas mediante el uso de biosólidos con contenidos relativamente altos de ciertos metales pesados. El estudio también mostró que las variaciones debidas al sitio (tipo de suelo) tuvieron mayor peso en los cambios morfo-fisiológicos de las plantas que los debidos a la aplicación del biosólido, con o sin enriquecimiento en metales pesados. La acumulación de metales pesados en el suelo como consecuencia de la aplicación de biosólidos con elevado contenido de éstos y por otras causas, así como el interés de utilizar especies leñosas mediterráneas en la restauración de zonas contaminadas, hace recomendable ampliar el conocimiento disponible sobre la respuesta de estas plantas a niveles anormalmente altos de metales pesados. Las especies utilizadas en este estudio mostraron una contrastada sensibilidad a la presencia de Cu, Ni y Zn en la solución del suelo. Pinus halepensis y Pistacia lentiscus toleraron mayores concentraciones internas de metal, antes de mostrar efectos sobre la morfología de las plantas, que Juniperus oxycedrus y Rhamnus alaternus. Las dos primeras especies acumularon aproximadamente tres y cinco veces menos Zn y Ni, respectivamente, en la parte aérea (en relación a su biomasa aérea total) que las dos últimas, debido a su mayor capacidad de retención de metales en la biomasa subterránea. Esto se puede considerar una característica interesante para su uso en trabajos de restauración. Los resultados obtenidos proporcionan criterios para el uso de estas especies en la restauración de áreas contaminadas, ya que la selección de las especies apropiadas puede reducir el potencial de movilización de metales a las partes aéreas de las plantas reduciendo así el riesgo de entrada de metales pesados en la cadena alimenticia.