Estrategias para la recuperación de suelos degradados en ambientes semiáridos: adición de dosis elevadas de residuos orgánicos de origen urbano y su implicación en la fijación de carbono.

Abstract

El incremento en la generación de residuos, especialmente de residuos orgánicos urbanos, es un problema que demanda una inmediata solución. Por otro lado, otro problema de igual importancia es el alto nivel de degradación existente en extensas áreas de España y de la zona sureste de Europa, debido principalmente a una agresiva actividad humana llevada a cabo durante años, lo cual debe ser añadido a la climatología adversa (semiárida) que padecen estas zonas. El factor clave en la degradación es el bajo nivel de materia orgánica que presentan estos suelos. Dado que en extensas zonas de España y otros países europeos, en particular en los del sur de Europa, las fuentes tradicionales de materia orgánica (turba y el estiércol) son escasas, la pregunta, de gran interés, que surge es si ambos problemas, degradación de suelos y generación de residuos orgánicos, pueden ser tratados en conjunto. Más particularmente, la idea sería utilizar la materia orgánica contenida en los residuos orgánicos como fuente de materia orgánica del suelo, en particular aquella contenida en los residuos orgánicos urbanos (lodos de depuradora y los residuos orgánicos de origen doméstico), ya que son baratos y frecuentes en el suministro. El objetivo sería mejorar la calidad y fertilidad del suelo al tiempo que se eliminan los residuos orgánicos de una manera racional y respetuosa con el medio ambiente. Esta estrategia favorecería, al mismo tiempo, el secuestro de carbono mediante el aumento de la reserva de carbono estable en el suelo, ayudando a mitigar los efectos negativos derivados de las emisiones de CO2 a la atmósfera. Para tal fin se han estudiado los efectos producidos por la aplicación de la fracción orgánica de basura doméstica sin compostar y de un compost obtenido a partir de una mezcla de lodos de depuración de aguas residuales urbanas y de la fracción orgánica de la basura doméstica en dos diferentes dosis: una dosis que puede ser considerada como “normal-media” para recuperación de suelos (150 t/ha), equivalente a 1% de Corg, y otra dosis “alta-muy alta” (450 t/ha), equivalente a 3% de Corg. tanto en un experimento de campo como en un experimento a nivel de microcosmos bajo condiciones controladas, usando en ambos casos un suelo degradado de la zona del sudeste español. La Metodología empleada ha consistido en realizar en los tres experimentos llevados a cabo un seguimiento de las parcelas, monitorizando diversos parámetros físicos, químicos, físico-químicos, microbiológicos y bioquímicos así como parámetros específicos indicadores de las comunidades microbianas del suelo, tales como los perfiles de FAME y ensayos de Biolog, tanto en los suelos enmendados como en los suelos control. También se ha profundizado en el estudio de la composición y estructura de los ácidos húmicos (AH) (las técnicas empleadas en este estudiado han sido la resonancia magnético nuclear de C13 (CPMAS-13C-NMR), junto con la espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR)), así como de las enzimas inmovilizadas en estos ácidos, presentes en los suelos semiáridos enmendados y sin enmendar. Como conclusión a este trabajo de investigación se puede decir que los suelos semiáridos degradados son capaces de admitir grandes cantidades de residuos orgánicos urbanos sin daño para el crecimiento y la actividad microbiana del suelo o de riesgo para el medio ambiente, siempre que tales residuos urbanos orgánicos tengan suficiente calidad. Estas enmiendas pueden mejorar la calidad de los suelos suponiendo una mejora en sus condiciones físicas, químicas, microbiológicas y bioquímicas, aportando sustancias húmicas capaces de inmovilizar enzimas, colaborando en la reactivación y mejora de los procesos de la vida del suelo, y contribuyendo al incremento del pool de C estable en el suelo.

The increase in the generation of waste, especially organic waste, is a problem that demands an immediate solution. Furthermore, the high level of degradation in large areas of Spain and southeastern Europe resulting from years of aggressive human activity and adverse weather conditions (semi-arid) is another equally significant problem. The low level of organic matter in these soils is the key factor in their degradation. The fact that in extensive areas in Spain and in other European countries, particularly in southern Europe, the traditional sources of organic matter (peat and manure) are scarce raises an interesting question: can both problems, degradation and the generation of organic waste, be treated together? In an attempt to respond to this question, the idea in this study is to use the organic matter contained in organic waste as a source of soil organic matter, particularly the organic matter contained in municipal organic waste (sewage sludge and organic waste from households), as this is inexpensive and in ready supply. The goal is to improve the quality and fertility of the soil and simultaneously eliminate organic waste in a rational and environmentally friendly manner. At the same time, this strategy promotes carbon sequestration by increasing the stable carbon reserves in the soil, helping to mitigate the negative effects of CO2 emissions in the atmosphere. To reach these objectives, we studied the effects of applying both the organic fraction of household waste without composting and compost obtained from a mixture of sewage sludge from municipal wastewater and the organic fraction of household waste at two different doses: one dose that can be considered "normal-average" for soil recovery (150 t/ha), equivalent to 1% of Corg, and another dose that can be considered "high-very high" (450 t/ha), equivalent to 3% of Corg, both in the field experiment and at the microcosm level under controlled conditions. In both cases, degraded soil from southeastern Spain was used. The methodology used involved developing the three experiments carried out monitoring of the plots. Various physical, chemical, physico-chemical, microbiological and biochemical parameters were tracked both in amended and control soils, in addition to specific parameters which are indicators of soil microbial communities. FAME profiles and Biolog analyses were tracked as well. The composition and structure of humic acids (HA) were also studied in-depth (using C13 nuclear magnetic resonance (CPMAS-13C-NMR) together with Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy), as were the composition and structure of immobilized enzymes in these acids found in amended and unamended semi-arid soils. In conclusion to this study, it can be said that degraded semi-arid soils are capable of supporting large quantities of municipal organic waste without causing harm to soil microbial growth and activity or risk to the environment, provided that the municipal organic waste is of sufficient quality. These amendments can improve soil quality, resulting in improvements in the physical, chemical, microbiological and biochemical conditions of the soil, providing humic substances capable of immobilizing enzymes, contributing to the revival and improvement of the processes of soil life and contributing to an increase in the stable C pool in the soil.