Impact of desalinated seawater and boron on the fertility and microbial communities of mediterranean soils

Résumé

La agricultura es clave para el progreso de la sociedad. Sin embargo, su estabilidad está amenazada por la escasez de agua, que se ve agravada por los efectos del cambio climático. El déficit hídrico y la pérdida de carbono orgánico en el suelo son los principales problemas que afectan negativamente a la sostenibilidad de la agricultura en la región mediterránea. En las últimas décadas, el agua desalinizada de mar ha adquirido un importante protagonismo como fuente alternativa de agua a pesar de los potenciales problemas agronómicos que puede conllevar su alto contenido en boro (B). Reconocido micronutriente para las plantas, el boro juega un papel fundamental en numerosas funciones fisiológicas, pero su concentración en el suelo puede generar problemas de toxicidad y ser perjudicial para los cultivos. Hoy en día, aún existe un desconocimiento sobre el impacto de la toxicidad por B sobre la fertilidad edáfica y la microbiota, y dada la importancia que esta última tiene en las funciones del suelo, eje central del mantenimiento del ecosistema y de sus servicios, su evaluación resulta esencial. Esta evaluación puede basarse en el uso de indicadores de calidad y salud del suelo. Entre ellos, los indicadores biológicos aportan una valiosa información del estado del suelo. Además, el uso de indicadores fisiológicos puede completar la evaluación del sistema suelo-planta. Esta tesis evalúa el impacto del uso de agua desalinizada de mar, y otras aguas con concentraciones elevadas de boro, en el sistema suelo-planta. Los cuatro experimentos que la conforman combinan, por una parte, el uso de gradientes de concentración de boro en distintos suelos agrícolas, con adición o no de materia orgánica; y por la otra, el uso de agua desalinizada de mar y su impacto en el sistema suelo-planta en comparación con el uso de agua dulce y la mezcla de ambos tipos de agua. Como plantas modelo se usaron distintas especies de cultivo cubriendo distintos grados de tolerancia frente al boro: césped (Lollium perenne), limonero (Citrus × limon), tomate (Solanum lycopersicum), cebolla (Allium cepa) y albaricoquero (Prunus armeniaca). Los resultados de esta tesis indicaron que el riego con agua enriquecida en boro favorece su adsorción y acumulación en el suelo. Además, el uso de enmiendas orgánicas no favoreció dicha acumulación. El exceso de boro en el suelo afectó sobre todo a las propiedades fisicoquímicas (ciclo del N) y microbiológicas afectando a la biomasa, diversidad y estructura de las comunidades microbianas. Asimismo, el exceso de boro impactó significativamente la composición, la complejidad y la conectividad de las redes microbianas, a alterando la estabilidad de la microbiota del suelo. Las altas concentraciones de boro también afectaron a los cultivos, registrándose una pérdida de biomasa y un incremento del contenido de boro en las hojas. Ocasionalmente, la toxicidad por B dañó gravemente algunas propiedades fisiológicas causando la muerte del ejemplar. Por otra parte, el uso de enmiendas orgánicas aumentó la movilidad y disponibilidad del boro para las plantas y la microbiota del suelo, al mismo tiempo que incrementó la resistencia de las plantas frente a peores condiciones de toxicidad. Por último, el riego continuado con agua desalinizada de mar no supuso una pérdida de la fertilidad edáfica, pero sus efectos a largo plazo podrían mermar la productividad y sostenibilidad de los cultivos más sensibles. Esta tesis doctoral nos permite concluir que el uso de agua desalinizada de mar, en relación con la problemática del boro, es una alternativa apropiada como agua de riego, siempre que se evalúen los principales indicadores de calidad del sistema suelo-planta con la intención de salvaguardar su sostenibilidad.