RECOGIDA DE MUESTRAS DE SUELO Y PLANTA 

Las muestras de suelo y planta se recogieron del saladar de la Marina del Carmolí  (ver  capítulo  2  para  descripción  completa  de  la  zona),  en  zonas  dominadas  por  Phragmites  australis  y  en  otras  sin  la  presencia  de  dicha  especie,  lo  que  permitió  simular  el  comportamiento  de  un  humedal  eutrofizado  bajo  dos  situaciones:  con  Phragmites  y  con  suelo  desnudo,  es  decir,  sin  plantas.  Para  los  tratamientos  con  Phragmites  se  recogieron  los  ≈25  cm  superficiales  de  suelo  y  las  plantas  que  crecían  sobre él. Para el suelo sin plantas se hizo lo mismo. El material se recogió con una pala  excavadora que lo colocó sobre un camión para su transporte (Fotografías 4.1 y 4.2).  Además, se recogieron varios sacos de arena del sistema de dunas localizado a orillas  del  Mar  Menor,  también  para  su  utilización  en  el  experimento,  como  se  verá  más  adelante.      Fotografía 4.1. Recogida de suelo y plantas de Phragmites australis en el saladar de la Marina  del Carmolí.   

Fotografía  4.2.  Pala  excavadora  cargando  sobre  un  remolque  el  suelo  y  las  plantas  de 

Phragmites australis. 

Tabla  4.1.  Características  de  los  suelos  y  la  arena  empleados  en  el  experimento.  Todas  las  unidades  están  basadas  en  peso  seco  de  suelo  (media  ±  desviación  estándar,  n  =  6).  CE:  conductividad  eléctrica.  CCC:  capacidad  de  cambio  catiónico.  CaCO3:  carbonato  cálcico  total. 

LOI:  pérdida  de  materia  orgánica  por  ignición.  NT:  nitrógeno  total.  PT:  fósforo  total.  n.d.:  no  detectado. 

Parámetro  Suelo  Arena 

Sin Planta  Con Phragmites    pH  8,09 ± 0,04  7,95 ± 0,09  8,70 ± 0,04  CE (dS m‐1)  3,24 ± 0,05  1,48 ± 0,22  0,23 ± 0,01  CCC (cmolc kg‐1)  15,5 ± 3,9  21,4 ± 3,6  4,6 ± 0,9  CaCO3 (g kg‐1)  31 ± 2  28 ± 1  59 ± 1  LOI (%)  5,87 ± 0,16  6,77 ± 0,28  3,46 ± 0,04  NT (g kg‐1)  0,14 ± 0,01  0,19 ± 0,01  0,08 ± 0,01  PT (g kg‐1)  0,06 ± 0,01  0,07 ± 0,01  0,1 ± 0,01  Arena (%)  31,4 ± 2,2  30,5 ± 0,8  98,0 ± 1,1  Limo (%)  62,1 ± 0,1  46,4 ± 1,6  2,0 ± 0,6  Arcilla (%)  6,6 ± 2,3  23,2 ± 0,6  n.d.    En la Tabla 4.1 se muestran las principales características de los suelos y la arena  empleados en el experimento (ver apartado 4.5.1 para la descripción en detalle de los  métodos de análisis empleados). Ambos suelos tenían un pH similar (≈8) mientras que 

la  arena  tenía  un  pH  ligeramente  más  básico.  Por  el  contrario,  la  conductividad  eléctrica (CE) en el suelo sin plantas era más elevada que en el suelo con Phragmites y 

muy  baja  en  la  arena.  El  contenido  en  carbonato  cálcico  total  (CaCO3)  fue  similar  en 

ambos suelos de estudio (≈30 g kg‐1) mientras que en la arena el contenido era casi del 

doble que en éstos. La capacidad de cambio catiónico (CCC) así como los contenidos en  carbono  (C),  estimado  como  pérdida  de  materia  orgánica  por  ignición  (LOI),  y  nitrógeno  total  (NT)  fueron  ligeramente  más  elevados  en  el  suelo  con  Phragmites  mientras que el contenido de fósforo total (PT) fue similar en ambos suelos. La arena  mostró contenidos más bajos de LOI, NT y PT. Los suelos sin plantas presentaron una  textura franca y los suelos con Phragmites una textura franco–limosa.    4.2. CONSTRUCCIÓN Y EQUIPAMIENTO DE LOS MESOCOSMOS EN INVERNADERO   

En  el  interior  de  un  invernadero  se  prepararon  12  mesocosmos  con  cajones  de  metacrilato transparente de 1 cm de espesor, de dimensiones 1 m x 0,5 m x 0,5 m, que  se  colocaron  sobre  un  soporte  metálico  construido  para  tal  fin  (Figura  4.1).  Cada  mesocosmo  disponía  de  un  grifo  en  uno  de  los  laterales  para  poder  ser  drenados  cuando  correspondía  (ver  apartado  4.3).  El  soporte  metálico  se  construyó  con  una  ligera inclinación para facilitar el drenaje. 

El  material  traído  del  campo  (suelo,  arena  y  plantas)  se  introdujo  en  los  mesocosmos  de  la  siguiente  forma:  se  colocó  primero  una capa  de  ≈15  cm  de  arena  (horizonte subsuperficial) (Fotografía 4.3) y encima de ella ≈25 cm del suelo recogido  (horizonte  superficial)  y,  en  los  tratamientos  con  Phragmites,  las  plantas  correspondientes. De esta forma se simulaba un perfil edáfico similar al observado en  condiciones  de  campo  en  la  Marina  del  Carmolí  (Álvarez‐Rogel  et  al.,  2001,  2007):  arriba  un  horizonte  superficial  de  textura  fina  y  abajo  un  horizonte  subsuperficial  arenoso. De los 12 mesocosmos, 6 se rellenaron con el suelo procedente de la zona sin  Phragmites  y  los  6  restantes  con  el  suelo  y  las  plantas  de  Phragmites.  Una  vez  preparados,  los  mesocosmos  se  regaron  durante  4  meses  con  agua  de  la  red  (pH  = 

7,19; CE = 0,55 dS m‐1) para permitir que las condiciones del suelo se estabilizaran y, en 

adaptación). Tras este periodo inicial las plantas se cortaron a ras del suelo y se inició  la fase experimental. 

A  continuación  cada  mesocosmo  se  introdujo  en  un  depósito  de  poliéster  de  mayor tamaño, reforzado con fibra de vidrio (PRFV) (Fotografía 4.4). En un principio no  estaba previsto realizar esta opción, pero fue necesaria para mantener la estanqueidad  ya que los rizomas de Phragmites atravesaron algunas de las juntas de los cajones de  metacrilato.  Finalmente  los  mesocosmos  se  recubrieron  con  un  plástico  opaco  para  simular la oscuridad del perfil del suelo (Fotografía 4.5). 

Fotografía  4.3.  Detalle  del  lecho  de  arena  (horizonte  subsuperficial)  en  uno  de  los  mesocosmos. 

Fotografía  4.4.  Introduciendo  los  mesocosmos  en  depósitos  estancos  de  poliéster  reforzados  con fibra de vidrio (PRFV). 

Fotografía  4.5.  Detalle  de  las  fundas  de  plástico  opacas  para  cubrir  los  depósitos  una  vez  preparados los mesocosmos.    Cada mesocosmo se equipó de la siguiente forma (Figura 4.1):     Se instalaron 3 electrodos para la medida del pH (Crison 50–50) en el horizonte  subsuperficial y 3 en el superficial.     Se instalaron 3 electrodos para la medida del potencial redox (Eh) (Crison 50– 55) en el horizonte subsuperficial y 3 en el superficial.   

 Para  la  recogida  de  muestras  de  la  solución  del  suelo  (agua  de  poro)  se  colocaron  6  muestreadores  Rhizon®  en  el  horizonte  subsuperficial  y  6  en  el  superficial, que se conectaron a tubos de extensión de polietileno negro de 20  cm  de  longitud  para  poder  conectarlos,  a  su  vez,  mediante  conectores  apropiados, a jeringas de muestreo de 50 mL (Fotografía 4.6). De esta forma se  podían obtener 6 submuestras por profundidad en cada mesocosmo. 

 Para la recogida del óxido nitroso (N2O) emanado desde el suelo se colocaron 

dos anillos perforados de policloruro de vinilo (PVC) de 10 cm de diámetro y 5  cm de profundidad en la superficie del suelo para el posterior acoplamiento de  sendas cámaras de gases. Las cámaras tenían en la parte superior un septum de  goma  para  poder  pinchar  en  él  una  jeringa  y  extraer  muestras  de  aire  (Fotografía 4.7).     Para la medida de la temperatura del suelo (T) se insertaban 2 termómetros de  pincho digitales en el momento del muestreo hasta ≈5 cm de profundidad.      Figura 4.1. Esquema de un mesocosmo experimental. Eh (potencial redox). N2O (óxido nitroso).  CO2 (dióxido de carbono). PVC: policloruro de vinilo. 

Fotografía 4.6. Jeringas de succión de 50 mL acopladas a los tubos de extensión de polietileno  que  las  conectaban  con  los  muestreadores  Rhizon®,  que  se  encontraban  enterrados,  para  extraer el agua de poro del suelo. 

Fotografía 4.7. Cámaras de policloruro de vinilo (PVC) para la recogida del óxido nitroso (N2O) 

emanado  desde  el  suelo.  En  la  fotografía  de  la  izquierda  tenemos  el  conjunto  de  todas  las  piezas,  con  el  anillo  que  se  inserta  de  manera  permanente  en  el  suelo  y  la  cámara  que  se  coloca  sobre  el  anillo  cuando  hay  que  muestrear  (se  pueden  observar  las  2  piezas  que  la  componen: cámara y tapadera que cierra herméticamente y que cuenta, en la parte superior,  con  un  septum  de  goma  para  pinchar  la  aguja  de  muestreo).  En  la  fotografía  de  la  derecha  tenemos  la  vista  cenital  del  anillo  una  vez  insertado  en  el  suelo.  Estos  anillos  también  se  utilizaron  para  insertar  la  cubeta  SRC–1  del  equipo  CIRAS–2,  con  el  que  se  midió  in  situ  el  dióxido  de  carbono  (CO2)  emanado  desde  el  suelo  (Fotografía  4.9),  cuya  cubeta  tenía  las 

mismas dimensiones que las cámaras de recogida de gases.   

A lo largo de todo el experimento, las medidas de temperatura y humedad en el  interior del invernadero quedaron recogidas en un datalogger LOG32 (Fotografía 4.8).      Fotografía 4.8. Datalogger LOG32 utilizado para medir la temperatura y humedad en el interior  del invernadero.    4.3. TRATAMIENTOS ENSAYADOS Y DESARROLLO DEL EXPERIMENTO   

El  experimento  consistió  en  someter  a  los  mesocosmos  a  ciclos  de  inundación– secado  a  lo  largo  de  12  meses  (abril  2012–abril  2013).  Para  la  inundación  de  los  mesocosmos se preparó artificialmente un agua salina de similar composición a la que 

discurre por el saladar de la Marina del Carmolí (2,5 g L‐1 Cl‐; 1 g L‐1 SO42‐; 0,3 g L‐1 Ca2+; 

0,2  g  L‐1  Mg2+;  0,1  g  L‐1  K+;  1,5  g  L‐1  Na+),  con  dos  niveles  de  eutrofización  que 

denominamos de baja y alta carga de nutrientes (aunque se asume que incluso el de  baja  carga  contiene  concentraciones  elevadas  de  N,  P  y  carbono  orgánico  disuelto  ‐

COD‐). El agua de baja carga de nutrientes (pH ≈7,7 y CE ≈11,5 dS m‐1) contenía: 20 mg 

L‐1 de nitrato (NO3‐), 0,5 mg L‐1 de amonio (NH4+), 6 mg L‐1 de fosfato (PO43‐) ‐1,95 mg L‐

1 _de P–PO

43‐‐ y 10 mg L‐1 de COD. El agua de alta carga de nutrientes (pH ≈7,2 y CE ≈12 

dS m‐1) presentaba una concentración 10 veces mayor de NO3‐, NH4+, PO43 y COD que 

extracto  de  carne  Sigma–Aldrich  (46  %  de  C  orgánico)  en  una  proporción  2:1.  Los  niveles  de  eutrofización  ensayados  se  establecieron  en  base  a  estudios  previos  de  campo realizados en los cursos de agua que fluyen a través de la Marina del Carmolí  (Álvarez‐Rogel et al., 2006; González‐Alcaraz et al., 2012). De los 12 mesocosmos, 6 (3  sin plantas y 3 con Phragmites) se inundaron con agua de baja carga de nutrientes y los  6 restantes (3 sin plantas y 3 con Phragmites) con agua de alta carga de nutrientes. Por  lo  tanto,  se  ensayaron  4  tratamientos  en  el  experimento:  sin  planta  +  baja  carga  de  nutrientes; sin planta + alta carga de nutrientes; Phragmites + baja carga de nutrientes;  Phragmites + alta carga de nutrientes (Tabla 4.2).    Tabla 4.2. Tratamientos ensayados en el experimento.    Tipo de Suelo  Tipo de Agua Baja   carga de nutrientes  Alta   carga de nutrientes 

Suelo sin plantas  3 mesocosmos  3 mesocosmos 

Suelo con Phragmites  3 mesocosmos  3 mesocosmos 

Ambos tipos de aguas se almacenaron en bidones opacos de 1000 L de capacidad  instalados en el interior del invernadero. Cada bidón estaba conectado a un sistema de  riego  que  permitía,  de manera  automática,  introducir  el  agua  en  los mesocosmos  de  los tratamientos correspondientes. 

El régimen hídrico consistía en inundar los mesocosmos durante periodos de 3–4  semanas (fases de inundación) y en drenarlos posteriormente durante las siguientes 3– 4  semanas  (fases  de  secado).  Los  ciclos  de  inundación–secado  se  repitieron  6  veces  durante  un  total  de  44  semanas.  Al  inicio  de  cada  fase  de  inundación,  el  agua  se  introducía  superficialmente  en  los  mesocosmos  hasta  alcanzar  un  espesor  de  lámina  de  agua  de  ≈5  cm  sobre  la  superficie  del  suelo.  Dicho  nivel  se  mantenía  añadiendo  pequeñas  cantidades  de  agua  cuando  era  necesario  (el  volumen  de  agua  necesario  para  mantener  inundados  los  mesocosmos  con  Phragmites  fue  ≈20–25  %  mayor  debido a la absorción por las plantas). La inundación se iniciaba siempre los domingos,  registrándose  el  volumen  de  agua  añadido  a  cada  mesocosmo.  Transcurridas  las  3–4 

semanas  de  inundación,  los  grifos  se  abrían  durante  las  siguientes  3–4  semanas  y  se  dejaban  drenar  los  mesocosmos.  El  agua  drenada  de  cada  mesocosmo  se  recogía  durante  los  3–4  primeros  días  (hasta  que  cesaba  el  goteo)  para  su  cuantificación  y  posterior análisis. 

A  lo  largo  de  la  Tesis  Doctoral,  las  semanas  experimentales  están  codificadas  en  base a las fases de inundación (designadas con una I) y de secado (designadas con una  S). Con un número tras I o S se identifica la semana del experimento. Por ejemplo, I22  hace referencia a la semana experimental 22, que fue una semana de inundación; S27  hace referencia a la semana experimental 27, que fue una semana de secado. 

4.4.  RECOGIDA  DE  MUESTRAS  Y  MONITORIZACIÓN  DE  CONDICIONES  FÍSICO–