Análisis de la influencia de enmiendas inorgánicas, orgánicas y bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) en la fertilidad del suelo y en el desarrollo de cultivos y vegetación natural
- Autores: Miguel Angel Domene Ruiz
- Directores de la Tesis: I. Miralles-Mellado (dir. tes.), Raúl Ortega Pérez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Número de páginas: 77
- Títulos paralelos:
- Analysis of the influence of inorganic and organic amendments and plant growth promoting bacteria (PGPB) on soil fertility and the development of crops and natural vegetation
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Esteban Lucas Borja (presid.), Fernando del Moral Torres (secret.), M. Teresa Soriano Vallejo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Aplicadas al Medio Ambiente por la Universidad de Almería
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
- español
En la actualidad todos los gestores ambientales y agrícolas son conscientes de la importancia del suelo, no solo como soporte de cultivos y vegetación natural, sino en su calidad edáfica, pues repercute directamente en la biodiversidad del mismo y en la salud animal y humana. Es conocido que un manejo agronómico inadecuado, con un uso de exceso de insumos de síntesis e incluso sobrefertilización, provoca pérdida de productividad y degradación de suelos.
Así, la importancia de los estudios presentados en esta tesis radica en que se abordan estrategias sostenibles para mejorar la fertilidad de los suelos tanto agronómicos, como naturales. En el caso de los suelos agrícolas se incide especialmente en un enfoque de unos medios de gestión más sostenibles mediante la sustitución de insumos inorgánicos por biofertilizantes y bioestimulantes en base a enmiendas orgánicas e inorgánicas y microorganismos beneficiosos.
En el capítulo 2 de la tesis se analiza el impacto de biofertilizantes enriquecidos con bacterias promotoras del crecimiento vegetal en un cultivo intensivo de tomate bajo invernadero. En dicho estudio se ha comprobado que se puede reducir el aporte de insumos inorgánicos solubles, utilizados en el sistema de fertirrigación típico de la agricultura intensiva convencional de Almería, y además simultáneamente obtener mejoras en la fertilidad del suelo, la absorción de nutrientes y la rentabilidad del cultivo, a la vez que no perder funcionalidad del suelo por degradación de manejo inadecuado. Los biofertilizantes utilizados, producidos por la empresa biotecnológica Nostoc Biotechnologies S.L, estaban enriquecidos con bacterias promotoras del crecimiento vegetal, específicamente con Azotobacter spp. (fijadores de nitrógeno) y cepas de Bacillus spp. (solubilizadores de fosforo y potasio), para mejorar la fertilidad del suelo y la productividad en un cultivo intensivo comercial de tomate de la cooperativa CASI. En el trabajo se plantearon diferentes periodicidades de aplicación de los productos biofertilizantes y dosis de fertirrigación (con reducciones de hasta el 20%), observándose que no solo no se comprometió la calidad y producción del cultivo, sino que se consiguieron mayores producciones, entre un 20-32%, con frutos de mayor tamaño, y mayores ingresos económicos para la explotación, entre un 32-52%.
En el capítulo 3 se complementó la perspectiva anterior al enfatizar la importancia del uso y valorización de restos de cultivo para la producción de un compost funcional, destacando su posible papel como biofertilizante y alternativa sostenible para mejorar la calidad del suelo y la productividad agrícola. Lo anterior es un hito importante, porque supone un uso directo y local de enmiendas orgánicas de calidad alternativas a las de origen animal, que son escasas en la horticultura intensiva del arco mediterráneo. Aunque el compostaje aeróbico convencional de restos hortícolas suele generar un producto biofertilizante de una calidad inferior a una enmienda orgánica de origen animal, al optimizar los medios de manejo y los materiales empleados, se pueden mejoran sus cualidades, a la vez que se evita un problema medioambiental debido a la gran producción de desechos que ocurre en la agricultura intensiva de la provincia de Almería. Así, en este estudio se comprobó que con un manejo adecuado se puede obtener un compost funcional obtenido a partir de restos agrícolas con unas características similares, e incluso superiores en algunos aspectos, a otro compost de origen animal.
Los dos capítulos anteriores ponen de manifiesto el papel de los microorganismos beneficiosos y el reciclaje de residuos orgánicos de origen vegetal como una alternativa viable para hacer frente a los impactos ambientales negativos del uso excesivo de fertilizantes químicos en la agricultura intensiva y la degradación generada en los propios suelos de los cultivos.
Por otro lado, dado el crecimiento de la población mundial y la degradación de tierras por las actividades humanas, es necesario desarrollar estudios que permitan la restauración ecológica de suelos para poder volver a utilizarlos como suelos agrícolas, evitar procesos erosivos, dotarlos de valor ambiental, etc. Así, en el capítulo 4 se planteó la problemática de la restauración ecológica de suelos degradados en canteras de zonas semiáridas mediterráneas. En dicho estudio se mantuvo el mismo enfoque: la mejora de la fertilidad del suelo mediante la aplicación de distintas enmiendas orgánicas (compost de residuos hortícolas y gallinaza) e inorgánicas (zeolitas de diferentes tipos: mordenita, clinoptilolita y ZeoPro) y posterior evaluación de su capacidad de soporte de vegetación natural con especies nativas adaptadas a las condiciones climáticas semiáridas de la zona de Almería (Olea europaea var. sylvestris, Pistacia lentiscus, Rosmarinus officinalis, Quercus coccifera).
Los resultados indicaron que la mayoría de las combinaciones de enmiendas mejoraron significativamente la fertilidad del suelo, aumentando la disponibilidad de macronutrientes y el contenido de materia orgánica. Entre las combinaciones más exitosas estuvieron la zeolita clinoptilolita y mordenita con compost y la zeolita clinoptilolita y mordenita con estiércol de ave, que favorecieron la supervivencia y el crecimiento de las especies vegetales.
En conjunto, estos estudios evidencian que la mejora de suelos agrícolas y naturales se puede realizar desde un mismo tipo de esquema de trabajo basado en el uso microorganismos benéficos y enmiendas orgánicas e inorgánicas para mejorar la fertilidad del suelo, promoviéndose un manejo ambientalmente responsable de los recursos agrícolas y naturales. Especialmente, la valorización de los restos de cultivo para la elaboración de enmiendas orgánicas, supone entrar en un modelo de economía circular y local promovida por las políticas europeas, permitiendo a los agricultores y gestores ambientales acceder a abonos, evitando la necesidad de importar productos de síntesis, ahorrando los costes de transporte y ambientales que supone su uso y contribuyendo al desarrollo de sistemas de producción más sostenibles, eficientes y resilientes frente a los desafíos ambientales, económicos y demográficos actuales.
- English
The agri-food industry is currently concerned about the importance of soils, not only from the perspective of crop production, but also focusing on its quality, as this directly impacts its biodiversity and indirectly affects our own health. Inadequate agronomic management, with excessive use of synthetic inputs and even overfertilization, leads to loss of productivity and soil degradation. The importance of the studies presented in this thesis lie in the fact that they address sustainable strategies to improve soil fertility from both agronomic and natural perspectives, with a focus on a more sustainable agriculture by replacing inorganic inputs with biofertilizers base on microorganisms and organic amendments.
Chapter 1 analyzes the impact of biofertilizers enriched with plant growth-promoting bacteria (PGPB) on an intensive greenhouse tomato cultivation. It has been shown that the use of conventional inorganic inputs can be reduced while simultaneously improving soil fertility, nutrient uptake, and crop profitability, while also avoiding the loss of soil functionality due to degradation caused by improper management. The use of strains of the bacteria Azotobacter spp. (nitrogen fixers) and Bacillus spp. (phosphorus and potassium solubilizers) was investigated to improve soil fertility and productivity in an intensive tomato crop. A 20% reduction in the use of synthetic fertilizers was proposed, and not only crop quality and production was not compromised, but production increased by 20-32%, with larger fruit sizes and higher farm incomes of 32-52%.
Chapter 2 complements the previous perspective by emphasizing the importance of using and valorizing crop residues for the production of functional compost, highlighting their role as a biofertilizer and sustainable alternative to improving soil quality and agricultural productivity. This is an important milestone because it involves the direct and local use of organic amendments. Conventional aerobic composting of horticultural residues generates a product of inferior quality to an organic amendment of animal origin, but by functionalizing it, its qualities are improved while avoiding an environmental problem through waste management and minimizing losses due to volatilization, especially ammonia, which can account for up to 40% of N. The use of functional compost obtained from agricultural residues is a natural fertilizer that improves soil structure and fertility, even without relying on synthetic inputs. Both chapters highlight the role of beneficial microorganisms and organic residues in improving plant nutrition and agricultural productivity, offering a viable alternative to addressing the negative environmental impacts of excessive use of chemical fertilizers in intensive agriculture and the resulting soil degradation.
All of the above emphasizes the importance of improving the fertility of agricultural soils. However, considering global population growth and the disappearance of cropland due to degradation processes, it is necessary to learn how to recover degraded soils through ecological restoration, increasing their biodiversity and health. Chapter 3 addresses the problem of ecological restoration of degraded soils in quarries in semi-arid Mediterranean areas, focusing on improving soil fertility through the application of various organic amendments (vegetable waste compost and chicken manure) and inorganic amendments (different types of zeolites: mordenite, clinoptilolite, and ZeoPro) and analyzing their ability to support restoration with native species (Olea europaea var. sylvestris, Pistacia lentiscus, Rosmarinus officinalis, Quercus coccifera). The results indicated that most amendment combinations significantly improved soil fertility, increasing macronutrient availability and organic matter content. Among the most successful combinations were clinoptilolite zeolite with compost and clinoptilolite zeolite with poultry manure, which favored the survival and growth of plant species.
All these studies demonstrate the interrelationship between sustainable agriculture and ecological restoration, highlighting the importance of strategies based on beneficial microorganisms and organic amendments to improve soil fertility, reduce dependence on chemical fertilizers, and promote environmentally responsible management of agricultural and natural resources.
The common thread running through all three chapters is the search for sustainable strategies to improve soil fertility and plant productivity, either in the agricultural context or in the rehabilitation of degraded ecosystems, together with the reduction or replacement of synthetic inputs for plant nutrition. The first chapter highlights the importance of microorganisms in improving soil fertility, while the second and third emphasize the production and use of different types of compost to promote soil quality by increasing its biodiversity, health, and fertility.
Finally, it should be noted that all the studies developed valorize biofertilizers based on microorganisms and compost derived from organic waste, especially plant residues from crops, for the development of organic amendments in a self-sufficiency model that would allow farmers to access local organic sources without having to rely on less sustainable inorganic fertilizers, which are generally produced in distant sources, with the associated transportation costs and environmental impact.
Thus, these studies reflect the growing importance of approaches based on the use of biofertilizers and organic amendments to improve soil fertility in different contexts. The integration of these approaches into agricultural production and ecological restoration can contribute to more sustainable, efficient, and resilient production systems in the face of current environmental challenges.
- español
