Respuesta de las comunidades microbianas de un suelo agrícola enmendado con biochar sujeto a un escenario de cambio climático

1. Respuesta de las comunidades microbianas de un suelo agrícola
enmendado con biochar sujeto a un escenario de cambio climático
Iria Benavente, Federico Navarro-García2, M.Mar Delgado3, Juan C. García-Gil1
1Instituto de Ciencias Agrarias, (CSIC), Serrano 115 dpdo, Madrid
2Dept. Microbiología y Parasitología, Facultad Farmacia, Universidad Complutense, Pza. Ramón y Cajal s/n, Madrid
3Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Ctra. A Coruña km 7.5, Madrid
Objetivos
Los objetivos del presente trabajo son estudiar los efectos a largo plazo del calentamiento y la reducción de precipitaciones sobre el tamaño,
composición y actividad metabólica de las comunidades microbianas de suelos enmendados con biochar, y analizar sus repercusiones sobre la
dinámica de la materia orgánica en un suelo agrícola semiárido.
Metodología
• El estudio se ha realizado en la Finca experimental “La Poveda”,
Arganda del Rey, Madrid (40º 19’N, 3º 29’W).
• El experimento de campo (Figura 1) se desarrolla en un suelo
clasificado como Xerofluvent y consta de cuatro bloques donde se
distribuyen al azar parcelas enmendadas con biochar a una dosis de 20
Mg ha-1 (Biochar) y parcelas sin enmendar (Control).
• Con objeto de crear un escenario climático alterado, en cada una de
las parcelas se instalaron unas estructuras de exclusión de lluvia
siguiendo el diseño de Yahdjian y Sala (2002) y unas cámaras de
calentamiento (Maestre et al., 2015) para lograr un aumento medio de
2ºC y una reducción de un 30% en las precipitaciones tanto en las
parcelas enmendadas con biochar como en las no enmendadas (Control)
(Figura 2).
• Para evaluar los efectos a largo plazo de este escenario experimental
sobre la microbiota edáfica, se tomaron muestras de suelo después de 2
años y en ellas se determinaron:
- Contenidos de C orgánico hidrosoluble.
- C de biomasa microbiana (método de fumigación con cloroformo-
extracción)
- Actividades enzimáticas del grupo de las oxidorreductasas
(deshidrogenasa) e hidrolasas (β-glucosidasa, fosfatasa, ureasa y
proteasa-N-α-benzoil-L-argininamida-BAA) implicadas en los procesos
metabólicos y en los ciclos del C, P y N, respectivamente.
Resultados
• Tanto los suelos con biochar como sin enmendar (control) sujetos a la reducción de
precipitaciones (RP) y al efecto combinado de reducción de precipitaciones y
calentamiento (CRP) mostraron cambios significativos en la actividad metabólica y
enzimática de las comunidades microbianas del suelo, observándose una disminución
en el contenido de CBM, más significativa en los tratamientos CRP en los suelos
enmendados con biochar que en el control (Figura 3).
•El contenido de C orgánico hidrosoluble o lábil tuvo un incremento significativo en los
tratamientos RP y CRP (Figura 3).
•La actividad deshidrogenasa experimentó un aumento significativo con los
tratamientos RP y CRP, mientras que las enzimas β-glucosidasa y fosfatasa mostraron
una disminución significativa en el tratamiento CRP con respecto a RP y los
tratamientos en condiciones inalteradas (Figura 4).
•En las actividades ureasa y proteasa-BAA no se observaron cambios significativos
entre tratamientos.
Agradecimientos: Al MICINN por financiar el proyecto CGL2015-65162-R (MINECO/FEDER).
Figura 1. Aplicación e incorporación del biochar en el experimento de campo
Figura 4. Actividad deshidrogenasa, β-glucosidasa, fosfatasa y proteasa-BAA en los distintos tratamientos.
Las letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas según el test de Tukey en el nivel de 0.05.
Figura 2. Estructuras de exclusión: diseño original de Yahdjian y Sala (izquierda)
y modelos construidos e instalados para el ensayo junto con las cámaras de
calentamiento (derecha)
Conclusiones
Estos resultados indican cambios en la estructura y composición de las comunidades microbianas como consecuencia de los estreses abióticos generados en el
escenario de cambio climático que alteran los hábitats físicos de los microorganismos, la difusión de nutrientes y de formas lábiles de C debido al descenso en el
contenido volumétrico de agua en el suelo, alterando el ciclo biogeoquímico del C.
Figura 3. Contenido de C de biomasa microbiana y de C orgánico hidrosoluble en los distintos tratamientos.
Las letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas según el test de Tukey en el nivel de 0.05.
c
ab
a
bc
abc a
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
Deshidrogenasa(µmolesINTFg-1h-1)
a
ab
abc
bc
abc
c
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
Fosfatasa(µmolesPNFg-1h-1)
a
ab ab ab
a
b
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
β-glucosidasa(µmolesPNFg-1h-1)
a
a
a
a
a
a
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
Proteasa(µmolesNH4+g-1h-1)
Referencias
Maestre FT, Escolar C, Bardgett RD, Dungait JAJ, Gozalo B, Ochoa V. 2015. Warming reduces the cover and diversity of biocrust-forming mosses and lichens, and increases the physiological stress of soil
microbial communities in a semi-arid Pinus halepensis plantation. Frontiers in Microbiology 6: 1–12. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00865
Yahdjian L, Sala OE. 2002. A rainout shelter design for intercepting different amounts of rainfall. Oecologia 133: 95–101. DOI: 10.1007/s00442-002-1024-3
a
bc
ab
bc
c c
0
100
200
300
400
500
600
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
CBiomasaMicrobiana
(mgCkg−1suelo)
b
ab
ab b
a a
0
100
200
300
400
500
600
700
Control Control-RP Control-CRP Biochar Biochar-RP Biochar-CRP
CHidrosoluble
(mgCkg−1suelo)