Influencia de las poblaciones bacterianas ... O en pinares del País Vasco

Influencia de las poblaciones bacterianas y fúngicas en las emisiones de N 2O en
pinares del País Vasco
Barrena, I.a, Estavillo, J.M.a, Duñabeitia, M.a, González-Murua, C.a, Menéndez, S.b
a
Department of Plant Biology and Ecology, University of the Basque Country (UPV/EHU), Apdo. 644, E-48080 Bilbao,
Spain.
b Institute of Agro-biotechnology (IdAB), UPNa-CSIC-GN, 31192 Mutilva Baja, Navarra, Spain
1. Introducción
Los bosques pueden representar una fuente de emisión significativa de óxido nitroso (N2O). Se ha
estimado que los suelos forestales de clima templado pueden emitir alrededor de 0.01-8.07 Kg NN2O ha-1año-1 (Dalal y Allen, 2008). Sin embargo, los procesos de producción del N2O en suelos
forestales conllevan gran complejidad. Así, Stange y cols. (2013) estudiaron la contribución de la
oxidación del nitrógeno orgánico (Norg), la nitrificación (oxidación del amonio) y la desnitrificación
(reducción del nitrato) a las emisiones de N2O en suelos forestales del País Vasco, concluyeron
una clara dominancia de la contribución del proceso de oxidación del Norg a estas emisiones. En
este proceso contribuyen tanto hongos como bacterias heterotróficas. El presente estudio tiene
como objetivo profundizar en la contribución de hongos y bacterias a las emisiones de N2O en tres
momentos significativos en el manejo habitual de Pinus radiata en el País Vasco.
2. Materiales y Métodos
El estudio se llevó a cabo con suelos de tres rodales de pino (Pinus radiata D. Don) en tres
diferentes fases de crecimiento (Tabla 1).
Tabla 1: Propiedades del suelo para cada rodal (0-10 cm de profundidad).
Densidad (g cm-3)
Textura
pH M.O. (%) N (%) C/N
Nueva plantación
1.08
Franco arcillosa
4.72
3.20
0.27 6.89
Pinar joven
1.24
Franco arcillo arenosa 4.23
4.69
0.21 12.98
Pinar Maduro
1.20
Franca
4.71
4.99
0.26 11.16
Se tomó suelo de 0-10 cm de profundidad de cada rodal, que fue homogenizado e incubado a
24ºC con la técnica de substrate-induced respiration inhibition (SIRIN). Los inhibidores utilizados
fueron cicloheximida (CH) y cloranfenicol (CF). Para las incubaciones se introdujeron 50 g de
suelo fresco en tarros de cristal (1L) con un septo para la toma de muestras de gases. Los
tratamientos se detallan en la Tabla 2.
Tratamiento
Control (C)
CH
CF
CH+CF
Glucosa
2 mg/g suelo
2 mg/g suelo
2 mg/g suelo
2 mg/g suelo
Tabla 2. Tratamientos aplicados.
Peptona
Nitrato amónico
5 µmol N/g suelo 6.74 µmol N/g suelo
5 µmol N/g suelo 6.74 µmol N/g suelo
5 µmol N/g suelo 6.74 µmol N/g suelo
5 µmol N/g suelo 6.74 µmol N/g suelo
Cicloheximida
2 mg/g suelo
2 mg/g suelo
Cloranfenicol
1 mg/g suelo
1 mg/g suelo
Se tomaron muestras de gases del interior de cada tarro cada dos horas durante ocho horas
seguidas y se analizó su concentración de CO2 y N2O por cromatografía de gases (Menendez y
cols., 2012). La contribución porcentual de los hongos y bacterias a la emisión de estos gases se
calculó según las formulas descritas por Nakamoto y Wakahara (2004).
3. Resultados y Discusión
Las emisiones de CO2 del tratamiento control (C) indican que la respiración microbiana es la mitad
en la nueva plantación que en los pinares joven y maduro (p<0.01) (Tabla 3), consecuencia del
drástico cambio en la actividad microbiana del suelo cuando se tala un bosque. Esto nos indica
que en este rodal hay una menor masa microbiana, que a su vez se corresponde con la menor
cantidad de materia orgánica en los primeros 10 cm del suelo (Tabla 1) debido al proceso de tala
a matarrasa, que elimina parte del horizonte superior. Esta tala además estaría produciendo la
desaparición de parte de la biomasa fúngica ectomicorrícica así como de su población bacteriana
asociada. Nuestros resultados indican que los hongos contribuyen algo más que las bacterias a
las emisiones de CO2 en el pinar maduro, mientras que contribuyen aproximadamente un 50% en
el caso de la nueva plantación y el pinar joven (Tabla 4). El pinar maduro, al ser un bosque
totalmente desarrollado, presenta más biomasa fúngica en el suelo, probablemente debido a una
mayor estabilización de la simbiosis ectomicorrícica con la planta de pino adulto.
Tabla 3: Emisiones medias de N2O (µg N2O-N kg-1 h-1) y CO2 (µg CO2-C kg-1 h-1) en los distintos tratamientos.
C
CH
CF
CH+CF
Nueva plantación
3246±102
2839±187
3062±173
2049±149
CO2
Pinar joven
6878±633
5108±405
5150±474
3572±186
Pinar maduro
6279±1021
5265±464
5542±296
4641±614
Nueva plantación
0,66±0,06
0,29±0,13
0,33±0,06
0,24±0,07
N2O
Pinar joven
0,45±0,05
0,41±0,36
0,38±0,01
0,36±0,02
Pinar maduro
0,43±0,11
0,37±0,13
0,31±0,03
0,28±0,12
Al contrario de lo que ocurría con la emisión de CO2, la mayor estimulación producida por la
adición de las fuentes de C (glucosa) y N (peptona y nitrato amónico) indica que, en esta fase del
manejo, el potencial de emisión de N2O es mayor en la nueva plantación que en los pinares joven
y maduro (p<0.05)(Tabla 3), ya que se ha descrito que la exclusión simultanea de las raíces y los
hongos micorrícicos aumentan las emisiones de N2O (Ernfors y cols., 2011). Por otro lado, las
bacterias juegan un papel más importante en las emisiones de N2O en los pinares joven y maduro,
con una contribución del 62 y 72%, respectivamente (Tabla 4), mientras que en la nueva
plantación la contribución de los hongos es algo mayor que la de las bacterias.
Tabla 4: Contribución porcentual (%) de hongos y bacterias a las emisiones de N 2O y CO2.
CO2
N2O
Nueva plantación
Bacterias
Hongos
47
53
45
55
Pinar Joven
Bacterias
Hongos
49
51
62
38
Pinar Maduro
Bacterias
Hongos
42
58
72
28
El hecho de que en los pinares joven y maduro la contribución relativa a la emisión de N 2O por
parte de los hongos sea baja está de acuerdo con que las especies fúngicas ectomicorrícicas
sean mayoritarias en estas fases avanzadas del manejo, ya que no se ha descrito que los hongos
ectomicorrízicos puedan emitir N2O. Además, esta estabilización de la simbiosis ectomicorrícica
potencia el crecimiento de la población bacteriana asociada.
4. Conclusión
La actividad bacteriana contribuye en mayor grado que la fúngica a la emisión de N2O en los
pinares joven y maduro. La tala a matarrasa modifica sustancialmente la microbiota edáfica siendo
los hongos los que más contribuyen a la emisión de N2O.
Agradecimientos
Este proyecto ha sido financiado por los proyectos AGL2009-1339-C02-01 y GV IT-526-10.
Iskander Barrena disfruta de una beca predoctoral del Departamento de Educación, Universidades
e Investigación del Gobierno Vasco.
Referencias
Dallal R.C. y Allen D.E. 2008. Greenhouse gas fluxes from natural ecosystems. Australian Journal
of Botany 56, 369-407.
Ernfors M., RÜtting T. y Klemedtsson L. 2011. Increased nitrous oxide emissions from a drained
organic forest soil after exclusion of ectomycorrhizal mycelia. Plant Soil 343, 161-170.
Menéndez S., Barrena I., Setien I., González-Murua C. y Estavillo J.M. 2012. Efficiency of
nitrification inhibitor DMPP to reduce nitrous oxide emissions under different temperature and
water conditions. Soil Biology & Biochemistry 53,82-89.
Nakamoto T. y Wakahara S. 2004. Development of Substrate Induced Respiration (SIR) method
combined with selective inhibition for estimating fungal and bacterial biomass in Humic Andosols.
Plant Production Science 7, 70-76.
Stange C.F., Spot O., Arriaga H., Menéndez S., Estavillo J.M. y Merino P. 2013. Use of the inverse
abundance approach to identify the sources of NO and N2O release from Spanish forest soils
under oxic and hypoxic conditions. Soil Biology & Biochemistry 57, 451-458.