Efectos de los cambios en el patrón de precipitaciones sobre los microorganismos y los procesos del suelo

Resumen

El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar los efectos de los cambios en el patrón de precipitación sobre los microbios y sobre una amplia variedad de procesos del suelo en distintos ecosistemas. Para ello, hemos estudiado cuatro zonas diferentes: dos ecosistemas mediterráneos (un pinar y un matorral), en los que se ha llevado a cabo un estudio de campo observacional no manipulativo y un ecosistema semiárido y otro templado en los que se han realizado experimentos manipulativos. En el capítulo 1 evaluamos los efectos de los ciclos naturales de humedecido y secado del suelo sobre el pool de nitrógeno (N) en los dos ecosistemas mediterráneos anteriormente mencionados muestreando semanalmente durante un año. Nuestros resultados mostraron que el pool de N tiene una alta variabilidad temporal que es independiente del contenido en materia orgánica y del carbono (C) y N lábil del suelo. De este modo, es esperable que los cambios en los pulsos de agua producidos por el cambio climático tengan un impacto significativo sobre la disponibilidad y reciclaje de las formas orgánicas e inorgánicas de N. En el capítulo 2 estudiamos las tasas de respiración de estos dos mismos ecosistemas utilizando el mismo diseño muestral que en el capítulo 1. Nuestros resultados evidenciaron que mientras que la tasa de respiración en el pinar aumentaba durante los ciclos de humedecido y disminuía durante los de secado, la tasa de respiración en el matorral no respondía a la humedad del suelo. Nuestros resultados apuntaron a que las bajas concentraciones de fósforo en el matorral estaban limitando la respuesta de la respiración del suelo a los pulsos de agua. En el capítulo 3 evaluamos la respuesta estacional de los microbios del suelo al consumo de diferentes fuentes de C en relación a las concentraciones de C lábil del suelo y calculamos la diversidad microbiana en los dos ecosistemas mediterráneos de estudio. Nuestros resultados evidenciaron que las concentraciones de C lábil del suelo no son un predictor fiable de la respuesta microbiana a distintas fuentes de C. También encontramos un patrón estacional diferente de la respuesta microbiana a las distintas fuentes de C en los dos ecosistemas, probablemente debido a la distinta fertilidad de sus suelos. En el capítulo 4 analizamos cómo la longitud y la intensidad de los ciclos de humedecido y la presencia de la costra biológica del suelo (CBS) determinan las variables relacionadas con el ciclo del C y N en un ecosistema semiárido. Nuestros resultados indicaron que los eventos de humedecido más largos e intensos pueden estar relacionados con un aumento en las tasas de descomposición que compensaría las pérdidas de nutrientes asociadas con los eventos de humedecido cortos. Esta tendencia es mucho más evidente en CBS que en suelo desnudo. De esta forma, los cambios en la longitud e intensidad de los eventos de humedecido y la presencia de la CBS podrían alterar la estructura y la función de la comunidad del suelo. Por último, en el capítulo 5 evaluamos cómo el efecto combinado de la adición de N en el suelo y más frecuentes ciclos de humedecido y secado afectan al flujo de los gases de efecto invernadero (GEIs), la diversidad funcional microbiana y los ciclos del N y C. Nuestros resultados no sólo indicaron que la intensificación de la frecuencia de los ciclos de humedecido y secado afecta a los flujos de los GEIs y a la capacidad del suelo de ciclar N y C, si no también demostraron que la adición de N cambia las respuestas de estas variables a los pulsos de humedad del suelo. La población microbiana vio aumentada su diversidad en respuesta a la adición de N, pero no se vio afectada por la frecuencia de los ciclos de humedecido y secado del suelo. Estos resultados confirman que cambios tanto en la frecuencia de los ciclos de humedecido y secado como en la adición de N en el suelo pueden inducir alteraciones significativas en la población microbiana y los procesos del suelo. Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral no sólo han mejorado nuestro conocimiento sobre la importancia del efecto que los pulsos de agua tienen sobre los microorganismos y los procesos del suelo, sino que además han explorado las consecuencias de futuros cambios en los pulsos de agua provocados por el cambio climático, tales como cambios en la longitud de los eventos de humedecido o en la frecuencia de los ciclos de humedecido y secado del suelo. También se ha explorado el papel de moduladores de la respuesta a los pulsos de agua como la CBS o la adición de N. Estos resultados pueden ser de ayuda para realizar previsiones más aproximadas de las consecuencias del cambio global sobre los ciclos biogeoquímicos y los microorganismos del suelo.