Resumen de Estudio de la viabilidad de la reutilización de lixiviados para la producción de plantas ornamentales, en el marco de una producción sostenible
En el sureste español el agua es un factor limitante para la producción y los cultivos en invernaderos normalmente se encuentran en zonas vulnerables a los nitratos. Los sistemas de manejo de drenaje integrado en la parcela (IFDM) reutilizan secuencialmente el agua de drenaje para el riego de plantas con mayor tolerancia a la sal. Este enfoque también se puede aplicar en el cultivo hidropónico para reducir el vertido de agua y productos químicos y la contaminación del medio ambiente. La propuesta de esta tesis es estudiar la viabilidad de un sistema de cultivo "en cascada" en invernaderos mediterráneos, comenzando con especies hortícolas sensibles a la sal y continuando con cultivos cada vez más tolerantes. Por ello, el primer paso fue comprender la influencia de la salinidad en varias plantas ornamentales, con el fin de definir criterios para seleccionar especies tolerantes al riego con aguas salinas.
En el primer ensayo se estudiaron los efectos de la salinidad en la biomasa, el crecimiento y el área foliar, el estado nutricional, el estrés fisiológico y sus indicadores y el metabolismo de nitrógeno de plantas de Cordyline fruticosa `Red Edge¿. Se aplicaron cuatro soluciones nutritivas con diferentes niveles de CE (1.5, 2.5, 3.5 y 4.5 dS m-1), obtenidos por la adición de NaCl.
La salinidad modificó el peso fresco y seco de las plantas de C. fruticosa, siendo mayor en los tratamientos con una concentración intermedia de NaCl, especialmente con 2.5 dS m-1. El área foliar, el número de hojas por planta y el tamaño de las hojas también se vieron afectados negativamente por la salinidad.
Las plantas trataron de mantener la concentración óptima de Cl- en sus tejidos, principalmente en hoja. La salinidad provoco un mecanismo de protección en dos etapas: la acumulación de Cl- en las raíces (2.5 a 4.5 dS m-1) y en el tejido conductor (4.5 dS m-1) y la reducción de la absorción de Cl- (4.5 dS m-1). Además, aumentó la concentración de N en raíces y tallos y disminuyo la concentración de P en peciolos y hojas. Sodio, K+, Ca2+ se acumularon en raíces y el Mg2+ mostró la misma tendencia, excepto para el tratamiento más salino.
Bajo condiciones de estrés, los niveles de metabolitos secundarios aumentan para proteger las estructuras celulares del daño oxidativo, además de la ventaja osmótica para las plantas. Con niveles bajos y altos de salinidad, las plantas de C. fruticosa requieren un osmoprotector para cumplir con sus procesos metabólicos. El nivel óptimo de la CE de la solución nutritiva fue 2.5 dS m-1. En raíces, la prolina es un buen indicador de estrés salino, mientras que en hojas, flavonoides, fenoles, y azúcares son los solutos compatibles necesarios para la osmorregulación.
El N es uno de los nutrientes minerales más necesario. Se absorbe principalmente en forma de NO3- y se reduce a NO2- para ser asimilado por las plantas, proceso catalizado por la nitrato reductasa (NR). La concentración de N mineral y orgánico y la actividad NR en hojas no se vieron afectados por la salinidad, pero hubo una mayor concentración de aminoácidos en condiciones de baja salinidad. Sin embargo, las raíces sufrieron cambios importantes en relación con el metabolismo de N, asociados con niveles bajos de NO3-, alto contenido de N en las estructuras para la protección de la raíz, alta actividad de la NR (hasta ciertos niveles) y baja concentración de aminoácidos, sin cambios en la concentración de proteínas.
El objetivo del segundo ensayo fue estudiar la influencia de la salinidad del agua de fertirriego en el crecimiento vegetativo de varias especies mediterráneas. Sarcocornia fructicosa, Halimiones portulacoides y Crithmum maritimum respondieron bien a una concentración externa de NaCl de 200 mM y 300 mM, pero se observaron lesiones foliares graves en Lavandula multifida y Limonium cossonianum.
El segundo paso fue estudiar la viabilidad de la reutilización de lixiviados hortícolas y otras aguas residuales en plantas ornamentales susceptibles de ser cultivadas en un sistema de cultivo "en cascada" en condiciones mediterráneas. Por esta razón, era necesario caracterizar los lixiviados de sistemas abiertos de cultivo sin suelo y evaluar el estado nutricional de plantas fertirrigadas con lixiviados y con aguas residuales procedentes de residuos sólidos urbanos (RSU). Los resultados de estos estudios permitieron realizar el balance de nutrientes del sistema de cultivo "en cascada".
En el tercer ensayo se estudiaron los efectos de las aguas residuales procedentes del lixiviado de RSU puras, diluidas, depuradas con filtro de arena y fitodepuradas, en comparación con el agua de pozo, en el estado nutricional de la planta ornamental Viola spp. La fitodepuración generó un una reducción drástica del SO42- en las aguas residuales de lixiviados de RSU. No hubo un mecanismo de protección en las plantas de Viola spp. regadas con aguas residuales para evitar la reducción de Na+, observándose altas concentraciones en la fracción vegetativa aérea, lo que provoco daños en las hojas. Las aguas residuales de lixiviados de RSU fitodepuradas se pueden utilizar para el riego de Viola spp., teniendo en cuenta que deben corregirse algunos posibles desequilibrios.
En el cuarto ensayo se evaluaron los parámetros nutricionales de los lixiviados de C. lanatus `Dulce Maravilla¿ y `Iris¿ cultivado en un sistema sin suelo abierto con lana de roca Las respuestas nutricionales de C. fruticosa var. `Red Edge¿ fertirrigada con lixiviados de C. lanatus, en comparación con una fertirrigación convencional, fueron también evaluadas. Cuatro tratamientos se aplicaron a C. fruticosa: control salino (NaCl, 2.5 dS m-1), control equilibrado nutricionalmente (2.5 dS m-1), lixiviados naturales (puros) (obtenidos del cultivo hidropónico de C. lanatus) y lixiviados diluidos (2.5 dS m-1). Por último, las entradas y salidas del sistema basado en la reutilización de lixiviados de cultivos hortícolas para el cultivo de plantas ornamentales (considerando el tratamiento con lixiviados puros), o ¿sistema en cascada", y del "sistema tradicional" (teniendo en cuenta el control equilibrado nutricionalmente) fueron evaluadas, así como la huella hídrica azul y gris.
Tras su caracterización, se comprobó que los lixiviados procedentes de C. lanatus pueden ser reutilizados como solución nutritiva para la producción de plantas ornamentales que sean tolerantes y moderadamente tolerantes a la salinidad, directamente o después de su dilución, reduciendo la contaminación de suelos y acuíferos causada por los lixiviados en sistemas abiertos y por la aplicación de fertilizantes para la producción de plantas ornamentales. No obstante, para un mejor equilibrio de la solución nutritiva son necesarias la adición fosfato y la corrección del pH. También se demostró que los lixiviados diluidos se pueden emplear para la fertirrigación de C. fruticosa `Red Edge¿, ya que no hubo diferencias significativas en las concentraciones de Cl, N, P o SO42- en las hojas respecto al control equilibrado nutricionalmente. El mecanismo principal de protección contra el Na+ es evitar una alta concentración de Na+ en hoja, elevando su concentración en peciolo. La extracción de K+ disminuyó cuando las plantas se regaron con soluciones con altas concentraciones de NaCl. La alta concentración de Ca2+ en el lixiviado no diluido condujo a una alta extracción de Ca2+. La extracción de Mg2+ se vio afectada negativamente por la absorción de Ca2+.
Finalmente, en el sistema de cultivo en cascada, el 48% del volumen lixiviado en el cultivo de C. lanatus fue reutilizado para la fertirrigación de C. fruticosa, por lo que casi la mitad de todos los parámetros estudiados no se han vertido al suelo. Para todos los parámetros estudiados, la contaminación generada fue mayor en el sistema tradicional que en el sistema de cascada. La huella hídrica en el ¿sistema en cascada¿ fue considerablemente inferior.
