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[SPA] Los ecosistemas terrestres degradados por residuos mineros, cuyas características funcionales y estructurales están deterioradas, pueden presentar condiciones estresantes para los organismos vivos, además de suponer un riesgo de transferencia de compuestos potencialmente tóxicos al medio. El objetivo de este trabajo fue evaluar el desarrollo edáfico, estructural y funcional, del suelo asociado a distintas etapas de colonización vegetal espontánea, relacionados con la regeneración del ecosistema, en ambientes Mediterráneos afectados por residuos mineros. Se evaluaron diversos parámetros estructurales (estructura; pH; salinidad; carbono orgánico total; nitrógeno total; metales) y funcionales (carbono de la biomasa microbiana; la actividad β-glucosidasa; el estudio de grupos funcionales de microorganismos) del suelo de cinco ambientes degradados con diferente grado de colonización vegetal, además de en un bosque control sin contaminación. Se observó que existen diferencias estructurales y funcionales entre ambientes, con propiedades del suelo y respuestas funcionales de los ecosistemas más próximas a las del bosque control en los ambientes con mayor colonización vegetal. [ENG] Terrestrial ecosystems degraded by mine waste with functional and structural characteristics deteriorated, can present stressful conditions to organisms, also to mean a transfer risk of potentially toxic compounds to environment. The aim of this study was to assess the soil development, structural and functional, associated to different spontaneous plant colonization stages related with ecosystem regeneration, in Mediterranean environments affected by mine waste. Structural (structure; pH; salinity; total organic carbon; total nitrogen; metals) and functional (microbial biomass carbon; β-glucosidase activity; functional groups of microorganisms study) soil parameters were evaluated in five degraded environments with different plant colonization stage, as well as, a control forest without pollution. Structural and functional differences between environments were observed, with soil properties and functional response of ecosystems closer to control forest in the environments with higher plant colonization. Trabajo financiado por el Ministerio de Industria, Economía y Competitividad (CGL2016-80981-R) y por fondos FEDER y por Campus Mare Nostrum de Excelencia Internacional a través de su Ayuda para la realización de estancias externas de jóvenes investigadores asociados a redes y nodos CMN durante el curso académico 2018/2019.

[SPA] El grave problema existente en la zona Campo de Cartagena‐Mar Menor debido a la alta carga de nitratos de los efluentes de las desalobradoras y de las aguas de drenaje agrícola ha llevado a buscar soluciones fáciles de implantar que permitan la eliminación de nitratos con un coste reducido. En este trabajo se ha evaluado la viabilidad de utilizar biorreactores, consistentes en depósitos o zanjas rellenos de astillas de madera u otros materiales lignocelulósicos a través de los cuales se hace pasar el agua para que se produzca la desnitrificación. Se han ensayado cuatro tipos de sustratos: cáscara de almendra, troceado de algarroba, hueso de oliva y astillas de cítrico, y se ha determinado que las astillas de cítrico son el más adecuado ya que mostraron el mejor rendimiento en la eliminación de nitrato (76%) siendo, además, el sustrato más económico de los cuatro ensayados. [ENG] The serious problem existing in the Campo de Cartagena-Mar Menor area due to the high nitrate load of desalination and agricultural drainage effluents has led to the search for easy-to-implement solutions that allow removing nitrates at a reduced cost. Among the possible measures, we find the use of bioreactors which consist on lignocellulosic materials of low cost as carbon source so that microorganisms can complete the denitrification in a container, tank or ditch in which the stagnant water is kept for long enough or circulating slowly. Four types of carbon media have been tested: almond shell, chopped carob, olive bone and citrus woodchip, and it has been determined that citrus woodchips are the most suitable because show the best performance in removing nitrate (76%) being, in addition, the most economical carbon media of the four tested. Este proyecto está siendo financiado parcialmente por la Cátedra de Agricultura Sostenible para el Campo de Cartagena, y por la entidad de saneamiento y depuración de aguas residuales de la Región de Murcia (ESAMUR). Carolina Díaz García fue becaria de la Cátedra y actualmente está contratada a cargo de un proyecto Art. 83 suscrito entre la UPCT y ESAMUR.

[SPA] Los suelos afectados por residuos mineros pueden presentar condiciones estresantes para los organismos vivos, además de suponer un riesgo de transferencia de compuestos potencialmente tóxicos al medio. Esto podría verse agravado en un futuro, ya que tales suelos, cuyas características funcionales y estructurales están deterioradas, tendrán menor capacidad de adaptación (resiliencia) frente al cambio climático. El objetivo de la tesis doctoral es conocer aspectos funcionales y estructurales del suelo relacionados con la regeneración del ecosistema, en ambientes Mediterráneos afectados por residuos mineros, y valorar su resiliencia frente a escenarios de cambio climático. Para ello se estudiarán ambientes con distinto grado de colonización vegetal. Además, se pretende evaluar si la adición de enmiendas orgánicas puede contribuir a mejorar la funcionalidad de los suelos y su respuesta frente a dichos escenarios. Los resultados iniciales indican que pueden existir diferencias funcionales y estructurales entre los distintos ambientes seleccionados, relacionadas con diferentes etapas de colonización vegetal. La adición de enmiendas orgánicas a estos suelos puede ser una práctica de manejo adecuada para mejorar sus propiedades. [ENG] Soils affected by mine wastes might show stressful conditions for biota, as well as to pose a risk of transfer of potentially toxic compounds to the environment. This may worsen in the upcoming decades since these soils, whose functional and structural characteristics are deteriorated, will have less adaptation capability (resilience) to climate change. The objective of the thesis is to know functional and structural aspects of the soil related to ecosystem regeneration, in Mediterranean environments affected by mine wastes, and to evaluate its resilience against climate change scenarios. Moreover, the aim is also to evaluate if organic amendments addition might improve soil functionality and its response to changing climate conditions. To achieve this, environments with different degree of vegetal colonization will be studied. The initial results show that functional and structural differences might exist among the different environments selected, in relation with the distinct stage of vegetal colonization. The addition of organic amendments to these soils could be an adequate management practice to improve their properties. Proyecto financiado por el Ministerio de Industria, Economía y Competitividad (CGL2016-80981-R) y por fondos FEDER.

[SPA] El objetivo fue conocer la respuesta de humedales frente a elevadas concentraciones de P, valorando su capacidad de retención. Se ensayó en mesocosmos que se inundaron con aguas de diferente nivel de eutrofización (bajo nivel –BN: 6,1 mg L-1 PO43-; alto nivel –AN: 61 mg L-1 PO43-) durante 1 año. Tratamientos: BN + no planta; AN + no planta; BN+ Phragmites australis; AN + Phragmites. Se midió PO43- en el agua de poro y drenajes y las fracciones de P retenido en el suelo. A las 24 h de haber inundado ya se había producido una reducción del ~90% del PO43- del agua de inundación, independientemente de la carga de nutrientes y la presencia de Phragmites. El suelo actuó como sumidero de P, que quedó retenido sobre todo en los compuestos de Ca/Mg y óxidos metálicos. [ENG] The objective was to determine the response of wetlands against high concentrations of P, assessing their retention capacity. This was tested in mesocosms that were flooded with waters of different eutrophication levels (low level –BN: 6.1 mg L-1 PO43-; high level –AN: 61 mg L-1 PO43-) for 1 year. Treatments: BN + not plant; AN + not plant; BN + Phragmites australis; AN + Phragmites. The concentrations of PO43- were measured in soil solution and drainage samples and the different P fractions retained by the soil were determined. After 24 h of flooding the concentrations of PO43- in the soil solution were decreased ~90% compared to the flooding water, regardless the eutrophication level and the presence of Phragmites. The soil acted as s sink of P that was mainly fixated by the Ca/Mg compounds and the metal oxides. Proyecto financiado por el MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN (CGL2010–20214.)

[SPA] El objetivo del trabajo fue evaluar en qué medida humedales eutrofizados, en presencia y ausencia de Phragmites australis, actúan como depuradores de NO3- y productores de N2O (gas de efecto invernadero). Para ello se realizó un experimento en mesocosmos con suelo y plantas de Phragmites, que se sometieron a seis períodos de inundación-desecación durante doce meses con aguas de distinta composición: alta carga (200 mg·L-1 NO3-) y baja carga (20 mg·L-1 NO3-) de nutrientes. Los tratamientos ensayados fueron: sin planta+baja carga; sin planta+alta carga; con planta+baja carga; con planta+alta carga. Se monitorizó Eh y pH, y se analizó la concentración de NO3- y NH4+ en la solución edáfica así como el N2O desprendido a la atmósfera. Todos los tratamientos fueron efectivos en la retirada de NO3- del agua (>70%) lo que acarreó la emisión de elevadas cantidades de N2O a la atmósfera. Phragmites contribuyó a reducir las emisiones de N2O durante las fases de secado al favorecer la retirada de NO3- del agua y disminuir su disponibilidad para ser transformado en gas vía desnitrificación. Por tanto, la presencia de planta en los suelos de los humedales puede contribuir a que se reduzca la emisión de N2O a la atmósfera. [ENG] The aim of the study was to assess to what extend eutrophic wetlands, with and without Phragmites australis, act as sinks of NO3- and as sources of N2O (greenhouse gas). A one-year mesocosms experiment, with alternating flooding-drying conditions, was performed with soil and plants of Phragmites. Two types of water were used: one with high nutrient load (200 mg·L-1 NO3-) and another one with low nutrient load (20 mg·L-1 NO3-). The treatments assayed were: no plant+low nutrient content; no plant+high nutrient content; plant+low nutrient content; plant+high nutrient content. The Eh and pH were monitored, and the concentration of NO3- and NH4+ in the soil solution and of evolved N2O were analyzed. All the treatments were effective in the removal of NO3- from water (>70%), leading to the emission of high amounts of N2O into the atmosphere. The presence of Phragmites favored lower N2O emissions mainly during drying phases due to a higher reduction of NO3- concentrations in water, decreasing its availability to be transformed into gas via denitrification. Therefore, the presence of plant in wetland soils may contribute to reduce the emission of N2O into the atmosphere. Proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (Referencia CGL2010-20214).

[SPA] En este capítulo se resumen los resultados de diversos experimentos realizados con suelos (afectados y no afectados por residuos de minería) y plantas procedentes de dos humedales de la costa del Mar Menor: la Marina del Carmolí y el saladar de Lo Poyo. Se estudiaron los mecanismos biogeoquímicos que determinan la capacidad de estos ambientes para actuar como filtros verdes frente a las aguas eutrofizadas cargadas en nitratos (NO3 –) y fosfatos (PO4 3–), valorando el efecto de las plantas y del encalado de los suelos sobre dicha capacidad. También se cuantificó la transformación de NO3 – en óxido nitroso (N2O), un gas de efecto invernadero, y se discutieron los efectos negativos que pueden tener estos ambientes como emisores de dicho gas, que contribuye al calentamiento global, frente a los positivos para depurar las aguas que vierten al Mar Menor. Por otro lado, se analizaron los mecanismos implicados en la movilidad de los metales pesados en el sistema suelo-agua-planta en zonas afectadas por residuos mineros y se evaluaron alternativas de manejo para reducir los riesgos asociados a dichos metales. Como síntesis de las lecciones aprendidas podemos decir que: a) el papel de los humedales costeros del Mar Menor para depurar las aguas cargadas de NO3 – se produce a costa de emitir altas concentraciones de N2O a la atmósfera a través de la desnitrificación y la de depurar PO4 3– a costa de almacenar fósforo en los suelos; b) en suelos inundados la contribución de la vegetación (en particular carrizo, Phragmites australis) a la eliminación de NO3 – está más relacionada con crear un ambiente favorable para la actividad de los microorganismos en el entorno de sus raíces que en absorber dichos NO3 –; c) en suelos en fase de secado la absorción de NO3 – por el carrizo gana en importancia, contribuyendo a reducir la concentración de NO3 –disponible para la formación y emisión de N2O a la atmósfera a través del proceso de desnitrificación; d) muchas zonas de los humedales estudiados presentan una elevada concentración de metales pesados en sus suelos debido a la presencia de residuos mineros, lo que supone un riesgo para el medio ambiente y la salud de las personas; e) la solubilidad y movilidad de los metales depende del metal, de la humedad del suelo y de la presencia/ausencia de plantas (así como de la especie de planta), por lo que las medidas de manejo que impliquen la adición de enmiendas y la implantación de vegetación deben ser planificadas para cada caso particular conociendo con todo detalle las condiciones biogeoquímicas que van a existir tras las actuaciones que se realicen. [ENG] This chapter summarizes the results of a number of experiments carried out with soils (affected and unaffected by mining waste) and plants collected from two wetlands of the Mar Menor lagoon: the Marina del Carmolí and the Lo Poyo salt marsh. The biogeochemical mechanisms responsible for the capacity of these wetlands to act as green filters against eutrophic water with a high nitrate (NO3 –) and phosphate (PO4 3–) content were studied. The effect of plants and liming on this capacity were also evaluated. In an experiment, the transformation of NO3 – into N2O (a greenhouse gas) by denitrification was evaluated, and the negative consequences of N2O for global warming were discussed in relation with the positive effect of these wetlands in purifying eutrophic water that reaches the Mar Menor. The mechanisms influencing the solubility and mobility of heavy metals in the soil-water-plant system were also studied, and some proposals were suggested for the management of wetlands polluted by mine wastes. The lessons learned can be summed up as: a) the role of coastal wetlands of the Mar Menor in purifying eutrophic water with high NO3 – content implies high N2O emissions to the atmosphere, whilst their role in purifying PO4 3– implies that their soils act as phosphorus sinks; b) in flooded soils, the main role of plants (mainly Phragmites australis, common reed) in reducing NO3 – concentrations in eutrophic water is to promote microbial activity in the rhizosphere, which favours denitrification, the absorption of NO3 – by plants playing a secondary role; c) when soils are drying, however, the role of NO3 – absorption by Phragmites becomes more significant, this absorption reducing the NO3 available for N2O formation and emission via denitrification; d) extensive zones of the wetlands are affected by extremely high heavy metal concentrations in soil due to the presence of mining waste, which poses a risk for the environment and human health; e) the solubility and mobility of metals are specific for each metal and are influenced by soil moisture levels and the presence of different plant species; hence, the implementation of management strategies that imply the use of remedial actions and replanting must be planned on a case-by-case basis and only after a detailed analysis of the resulting biogeochemical conditions has been carried out.

La presente propuesta de Tesis se centra en el estudio de procesos microbiológicos y biogeoquímicos ligados a ciclos del carbono y nutrientes en el sistema planta‐sueloagua de humedales afectados por aguas con diferente grado de eutrofización, a fin de determinar en qué medida la presencia o no de planta, la carga de nutrientes y los periodos de inundación‐desecación influyen en la capacidad de estos sistemas para secuestrar carbono y actuar, al mismo tiempo, como filtros verdes y si esta función afecta a la producción de gases de efecto invernadero (N2O, CO2 y CH4). El experimento se realizará en mesocosmos experimentales sometidos a periodos de inundacióndesecación con dos aguas de diferente composición, una con alta carga de nutrientes y otra con baja carga. Se harán tres repeticiones por tratamiento: sin planta+baja carga de nutrientes; sin planta+alta carga de nutrientes; con planta+baja carga de nutrientes y con planta+alta carga de nutrientes. La utilizada elegida será Phragmites australis. Se medirá regularmente Eh, pH y temperatura del suelo y paralelamente se extraerá la solución edáfica para el análisis de N, P, C y metales. Se tomaran muestras de suelo para el análisis químico y microbiológico. Se cogerán muestras de los gases emitidos desde la superficie para la determinación de las concentraciones de N2O y CH4 y se medirá “in situ” el CO2 desprendido. Además, se cuantificaran y analizarán los drenajes, recogidos tras cada período de inundación, y también se estudiará la descomposición de hojarasca mediante bolsitas de hojarasca. Proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Referencia: CGL2010‐20214

Astragalus nitidiflorus, el Garbancillo de Tallante, es una planta que vive exclusivamente al oeste del Campo de Cartagena y que tiene una historia fascinante para la Botánica. Después de haber estado desaparecida durante casi 100 años, en 2004 fue redescubierta para formar parte de la identidad de las poblaciones de Tallante y Los Puertos de Santa Bárbara. Esta guía forma parte del material educativo dirigido a alumnos de educación primaria en el marco de la acción E1 del Proyecto LIFE11 BIO/ES/727 “Conservación de Astragalus nitidiflorus en su hábitat potencial en la Región de Murcia". Programa LIFE+ Biodiversity

Para la regeneración de la cubierta vegetal en ambientes degradados como balsas/pantanos de estériles mineros se hace necesario realizar estudios previos acerca de la toxicidad de estos residuos mineros en semillas, plántulas y plantas jóvenes/adultas, así como del efecto que pueden tener posibles enmiendas utilizadas para mejorar las condiciones edáficas. Con este proyecto fin de grado se pretende conocer el comportamiento de las semillas y plántulas de dos especies halófitas en áreas salinas afectadas por residuos mineros y evaluar en qué medida la adición de biochar a esos residuos puede mejorar la respuesta germinativa de dichas especies y el crecimiento de sus plántulas. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena